（载运工具运用工程专业论文）船运卷装金属板材积载技术的研究.pdf

中文摘要 摘要 杂货船、干散货船或其它类似船舶在装运钢卷时，常有大量货损和船损事故 发生。究其原因至少包括：积载钢卷时，既不能利用均布载荷作为安全负荷又不 能利用集中载荷作为安全负荷，船员在生产中进行积载安全校核时没有明确的标 准：营运中船舶的系固索具大都受到一定程度的腐蚀和损坏，从而其安全负荷有 所减小，而有的船上甚至没有系固索具的安全负荷，这使得船员在进行积载安全 校核时对索具的安全负荷无法确定；国际海事组织修订后的货物积载与系固安 全操作规则规定的货件所受约束力的计算方法较复杂，船员将其应用到钢卷运 输中具有一定困难：船员对钢卷货物的技术状况认识不足，对钢卷的装前损坏、 包装损坏、物理损坏和化学损坏不能作出确切识别。 为了进一步提高钢卷运输的安全水平，本文研究了杂货船、干散货船或其它 类似船舶在装运钢卷中所遇到的技术问题，从船舶各舱允许装载货物的总质量出 发，提出钢卷装载中甲板各部位的许用负荷，其值在集中载荷和均布载荷之间： 综合国际上船舶运输公司、船级社、保险公司、海事安全管理机构、海事安全研 究机构提出的标准、规定和研究成果，结合钢卷运输实际，提出营运中船舶各种 货载系固索具的安全负荷估算方法：针对国际海事组织修订后的货物积载与系 固安全操作规则，提出钢卷积载安全校核的实用方法；对钢卷损坏类别作出划分， 以便船员在运输中能准确识别钢卷的装前损坏、包装损坏、物理损坏和化学损坏， 从而减少或避免此类运输中的船货事故。 关键字：钢卷；安全负荷；积载；系固；加速度；惯性力 英文摘要 r e s e a r c ho n t h es t o w a g ea n ds e c u r i n go fs t e e lc o i l so nv e s s e l s a b s t r a c t r e c e n td e c a d e sh a v es e e nq u i t ef e wa c c i d e n t si n v o l v i n gd a m a g e st ob o t hv e s s e l s a n d o rc a r g o e si nt h er a p i dd e v e l o p m e n t so ft r a n s p o r t a t i o no fs t e e lc o i l sb ys e ai n s h i p p i n gi n d u s a - y i n v e s t i g a t i o nh a ss h o w nt h a tt h ec a u s e so ft h e s ea c c i d e n t sa l ea s f o l l o w s ： t h a ti ti sd i f f i c u l tt od e c i d ew h e t h e rt h ec o n c e n t r a t e dl o a dc r i t e r i ao rt h ee v e n l o a dc r i t e r i as h o u l db eu s e di nt h ea s s e s s m e n to ft h es t o w a g ea n ds e c u r i n go f c o i l sl o a d e do nb o a r dv e s s e l s ； t h a td u et ot h ef a c tt h a tc e r t a i nc o r r o s i o na n d o rd a m a g et ot h el a s h i n gm a t e r i a l s a r eu n a v o i d a b l e ，c r e wm e m b e r sc o u l dh a r d l yd e c i d et h em s l sf o rs u c hl a s h i n g a n ds e c u r i n gm a t e r i a l sa se y e p l a t e s ，w i r e s ，c h a i n s ，w e b s ，e t c ； t h a tt h e c o m p l e x n e s so fa s s e s s m e n t f o rt h ec a r g os t o w a g ea n ds e c u r i n g c o n t a i n e di nt h er e v i s e dc o d eo fs a f ep r a c t i c ef o rt h ec a r g os t o w a g ea n d s e c u r i n gh a s ，t oc e n m ne x t e n t ，p r e v e n t e di t sa p p l i c a t i o nt ot h es t e e lc o i ls t o w a g e o nb o a r dv e s s e l s ； n l a tq u i t eal o to fc r e wm e m b e r sa r e i nap r a c t i c a lv i e w , l a c ko fn e c e s s a r y k n o w l e d g ef o rt h ei n d e n t i f i c a t i o no fv a r i o u sd a m a g e st ot h es t e e lc o i l sd o n e p r i o rt os h i p m e n t ，d u r i n gt h et r a n s p o r ta n de v e na f t e rt h ec a r r i a g e w i t l lav i e wt of u r t h e re n h a n c et h es a f e t yo ft h ec a r r i a g eo fs t e e lc o i l sb ys e a r e s e a r c h e sh a v eb e e nm a d ei nt h i sp a p e rw i t hf o l l o w i n ga c h i e v e m e n t s ： 1 an e wm e t h o df o rt h ed e t e r m i n a t i o no fl o a dc r i t e r i o nh a s ，b a s e do nt h ep a y a b l e l o a do fah o l d ，b e e nd e v e l o p e df o rt h ea s s e s s m e n to ft h es t o w a g ea n ds e c u r i n g o fs t e e lc o i l so nb o a r dv e s s e l s w h i c hi sb e t w e e nt h ec o n c e n t r a t e dl o a da n dt h e e v e nl o a do nt h ed e c k ； 2 i na c c o r d a n c ew i t ht h ep r e v a i l i n gr e g u l a t i o n s ，r u l e s ，c o d e s ，u s a g e sa n d p r a c t i c e sp r o m u l g a t e do rp u b l i s h e db yi n t e r n a t i o n a lm a r i t i m ei n s t i t u t i o n s ， s h i p p i n gc o m p a n i e s ，c l a s ss o c i e t i e sa n dm a r i t i m ea u t h o r i t i e s ，as e r i e so f 英文摘要 f o m u l u sf o rt h ed e t e r m i n a t i o no fm a x i m u ms a f ew o r k i n gl o a df o rv a r i o u s l a s h i n ga n ds e c u r i n ge q u i p m e m sh a v eb e e nd e v e l o p e d ； 3 as i m p l i f i e dc a l c u l a t i o nm e t h o df o rt h ec h e c k i n go fs t o w a g ea n ds e c u r i n go f c o i l sh a sb e e nr a i s e da g a i n s tt h er e v i s e dc o d eo fs a f ep r a c t i c ef o rt h ec a r g o s t o w a g ea n ds e c u r i n gb yi m o ； 4 d a m a g e s t os t e e l c o i l sa r en e w l yc l a s s i f i e di n t o p r e - s h i p m e n td a m a g e s ， d a m a g e st op a c k a g i n g s ，p h y s i c a ld a m a g e sa n dc h e m i c a ld a m a g e s ，w h i c hw i l l b e n e f i tt h ec r e wm e m b e r si nt h ei n d e n t i f i c a t i o no f v a r i o u sd a m a g e sd o n ei nt h e c o u r s e so f t h e c a r r i a g eo f t h es t e e lb ys e a k e yw o r d s ：s t e e lc o i l ；s a f ew o r k i n gl o a d ；s t o w a g e ；s e c u r i n g ；a c c e l e r a t i o n ；i n e r t i a l f o t e e 大连海事大学学位论文原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重声明：本论文是在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果， 撰写成硕士学位论文：篮重鲞筮金属题挝塑蜚撞盔的受究：。除论文中已经注 明引用的内容外，对论文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确 方式标明。本论文中不包含任何未加明确注明的其他个人或集体己经公开发表或 未公丌发表的成果。 本声明的法律责任由本人承担。 论文作者签名：砂移纠年弓月矽日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者及指导教师完全了解“大连海事大学研究生学位论文提交、 版权使用管理办法”，同意大连海事大学保留并向国家有关部门或机构送交学位论 文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大连海事大学可以将本 学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，也可采用影印、缩印或扫 描等复制手段保存和汇编学位论文。 保密口，在年解密后适用本授权书。 本学位论文属于：保密口 不保密积请在以上方框内打“”) 论文作者签名；a 矽导师签名： 论文作者签名：q 罗汐导师签名： 日期：训0 7 年多月 船运卷装金属板材积载技术的研究 第1 章绪论 1 1 卷装金属板材的定义 卷装金属板材( m e t a ls h e e ti nc o i l s ) 主要指卷装钢质板材即卷钢或钢卷( s t e e l s h e e ti nc o i l s ，r o l l so fs t e e l ，s t e e lr e e l s ，s h e e tr e e l s ) ，c n h s 编码。为7 2 伍，其中包括 碳素钢板( s h e e tm a d ef r o mc a r b o ns t e e l s ) 、合金钢板( s h e e tm a d ef r o ma l l o ys t e e l s ) 、 有色金属钢板及其它金属钢板( s h e e tm a d ef r o mn o n f e r r o u sm e t a l sa n dt h e i ra l l o y s ) 、 复合金属板( b i m e t a l l i cp l a t e ds h e e o 、带防护层的金属板( s h e e tw i t hp r o t e c t i v e c o a t i n g s ) ，分为下述各类： 黑色板材( b l a c kp l a t e ) ，即黑色铁板或热扎钢板( h o t - r o l l e ds t e e ls h e e t ) ，一般 经热扎而成，厚度为几个毫米，未经除锈，供二次加工用，对板面质量没 有特别要求： 镀锌钢板( g a l v a n i z e ds h e e t ) ，即冷扎钢板( c o l d - r o l l e ds t e e ls h e e t ) ，一般经冷 扎而成，厚度小于l m m ，一般除锈后，作镀锌或作其它防护处理，用金属 包装，易受物理损伤和腐蚀； 瓦楞钢板( c o r r u g a t e ds h e e 0 ，即由辗扎和折叠而成的瓦楞形钢板，用金属包 装，表面镀有锌层； 电子钢板( e l e c t r i cs t e e ls h e e t ) ，系指加有一定量硒( s i l i c o n ) 的钢板，用金属包 装，具有特殊电磁性能，易受物理损伤和腐蚀； 锡钢板( t i n p l a t e ) ，系指镀有锡层的钢板，用金属包装，易受物理损伤和腐 蚀： 铅锡钢板( t e m ep l a t e ) ，系指镀有铅锡层的钢板，用金属包装，易受物理损 伤和腐蚀； 不锈钢板( s t a i n l e s ss t e e ls h e e t ) ，系指高纯度的合金或非合金钢板，具有防热 及防化学腐蚀等性质，易受物理损伤。 “c n h s 编码”为欧共体商品名称的统一编码( e uc o m b i n e dn o m e n c l a t u r e h a r m o n i z e ds y s t e m ) 第1 章绪论 1 2 卷装金属板材的运输性质 1 2 1 包装 钢卷的包装，主要用于防止钢板在搬运过程中受到物理损坏、防止钢卷受到 各类水湿和汗湿、防止钢卷受到各种化学物质的腐蚀。 黑色板材一般裸装运输，而其它板材则经严格包装。 目前钢卷包装在技术上己比较成熟，加工完成后的钢板，卷成钢卷，用一环 带将其绑妥固定，之后进行包装。图1 1 为钢卷的典型包装结构。 图1 1 典型钢卷的包装 f i g1 1t h et y p i c a lp a c k i n go f s t e e lc o i l 附注： 1 ) 径向包装带( r a d i a ls t r a p ) ，一般为5 道，但直径大于1 5 m 的钢卷常用6 道，用以 固定包装材料； 2 ) 环周包装带( c i r c u m f e r e n t i a ls t r a p ) ，一般为5 道，用以固定包装材料； 3 ) 边缘防护板( c a r d b o a r de d g ep r o t e c t 0 0 ，内外边共用4 边，由硬纸板构成，用以防 止内卷边和外卷边在搬运中受物理损坏： 4 ) 包装带紧固锁( s e a lf o rs t r a p ) ，每环周包装带上各一个，用以紧固包装带； 5 ) 紧同锁防护( s e a lp r o t e c t o rc i r c u m f e r e n t i a ls t r a p ) ，每紧固锁上各一个，用以防止包 装带的紧同锁受损； 6 ) 1 5 0 1 1 塑料膜( 1 5 0 p p l a s t i cf i l m ) ，只有精制金属板材才设置；一般为1 道，若用1 0 0 1 j 塑料膜则常设置2 道；用于防止包件内产生的汗水、雨水、海水、化学物质等对钢卷 造成腐蚀： 7 ) v c i 防护纸( p a p e rw i t hv c i ) ，一般为1 道，常用牛皮纸制成，用以防止塑料膜受 损； 8 ) 外层金属板( o u t e rm e t a lc o l l a r ) ，一般为1 道，用以保护包装材料； 2 - 船运卷装金属板材积载技术的研究 9 ) 金属端板( m e t a ld i s k ) ，一般前后端部各设l 片，用以防止板材边缘受损； 1 0 ) 金属内环( m e a lc e n t e r ) ，一般为2 道，用以防止系固索具、搬运索具等对其造 成损坏； 1 1 ) 内层金属板( i n n e r m e t a lc o l l 砷，一般为1 道，用以对板材作一般防护； 1 2 ) 外防护边( o u t e rc o r r u g a t e dr i m ) ，一般为2 道，用以防止板材外边受损； 1 3 ) 标识签( i d e n t i f i c a t i o nt a g ) ，一般为2 个，为板材的技术说明书。 1 2 2 积载因数 钢卷的积载因数( s t o w a g ef a c t o r ) 很：t j , 2 ，一般为0 4 3 0 5 7m 3 t 。精制钢卷的积 载因数取较大值，黑色板材则取较小值。 钢卷的包装在一定程度上使其积载因数略有增大。 1 2 3 锈蚀性 钢卷易发生锈蚀。实验和研究表明，钢材在相对湿度为4 0 时开始锈蚀；在 相对湿度为4 0 5 0 之间，锈蚀量快速增加；在相对湿度大于6 0 时，锈蚀量 急剧增加，如图1 2 所示。 槽对漫度薯 04 08 0 1 图1 2 钢材锈蚀量与相对湿度间的关系 f i g1 2f e 舯u sc o r r o s i o na saf u n c t i o no f r e l a t i v eh u m i d i t y 2 g d v , c o n t a i n e rh a n d b o o k , 2 0 0 6 ( h t t p ：w w w t i s - g d v d e t i s c o n t a i n e i n h a l t 2 h t m ) 譬，6翼算譬一基举 第1 章绪论 因此，在钢卷的运输中，必须利用通风等措施将相对湿度控制在4 0 以下。 盐分会对钢卷造成严重腐蚀。运输中，从舱盖等处渗漏到舱内的海水及空气 中弥漫的盐粒，都会使钢卷受损。 淡水对钢卷也有腐蚀作用。装卸、存贮和航行过程中，钢卷都可能与淡水接 触，从而发生腐蚀。 包件内产生的汗水、舱壁上产生的汗水、钢卷表面产生的汗水，都会对钢卷 造成一定程度的损坏。 二氧化硫( s 0 2 ) 对钢卷的腐蚀具有极强的催化作用。与钢卷接触的二氧化硫主 要来源于货物搬运机械排出的气体和某些货物中存留的废气等。因此，封闭货舱 之前，应尽快将这类气体排出舱外。 前航次货物的化学残渣、本航次货物中的化学品、舱内木材等散湿货物所产 生的水分等等，也可能对钢卷造成些微损坏。 1 3 船运卷装金属板材技术的沿革 钢卷属于件杂货，其在海上运输的历史可追溯到二次世界大战之前，j l e e m i n g 1 9 4 1 和l g t a y l o r 【1 9 4 4 就提出了一些钢卷( r e e l ) 运输中的注意事项 3 4 。当时，人们认为海上运输钢卷具有很多危险，而且在当时流传有很多传说。由 于包装技术的限制，钢卷在运输中时常散卷，所以有“钢卷会在风浪中飞上天空”、 “钢卷会在风浪中穿过船舷而钻入海底”5 等等传说。在这种恐惧心理的影响下， 当时有些船舶拒绝载运散装钢卷。 到了上世纪5 0 6 0 年代，钢卷的包装技术有了很大提高，散卷的事故大为减 少。当时人们利用各种类型的干货船装载钢卷。由于钢卷的积载因数较小，装货 后船舶的稳性很大。p g r o c h e 【1 9 6 8 】总结了一些钢卷的运输性质，提出可将少量 钢卷装载在二层舱，以减小船舶稳性6 。还有些船长提出，将部分钢卷装载在舱面 上，以提高船舶的重心，从而减小船舶横摇。 进入上世纪7 0 年代后，人们发现钢卷运输中存在大量货物移动的事故。究其 原因，人们认为装载在舱面上和二层舱内的钢卷，在船舶发生摇摆特别是发生横 3 j o s c p hl e e m l n gm o d e ms h i ps t o w a g ep p l 3 8 1 5 1b u r e a uo f f o r e i g na n dd o m e s t i cc o m m e r c e u s a1 9 4 1 lg t a y l o r , c a t g ow o r kb r o w n ，s o n f e r g u n ，l t d ，u k , 1 9 4 4 5as p a r k s s t e e lc a r r i a g eb ys e ap p l 4 2 - 1 4 4 l l p1 9 8 8 6p t e r r eg a r o c h e ，d t c t t o n a r yo f c o m m o d a i e sc a m e d b ys h i p ，c o m e l lm a r i t i m ep r e s s ，1 9 6 8 船运卷装金属板材积载技术的研究 摇时，具有较大的摇摆半径，过大的加速度致使钢卷受到很大惯性力的作用。而 利用舱内的系固设备很难克服装载在这些部位的钢卷所受到的惯性力。这时人们 提出，钢卷的最佳装载位置为底舱。 在上世纪8 0 年代，r e t h o m a s 1 9 8 3 概括了钢卷装载的技术要点，提出了钢 卷的装卸、积载、衬垫和系固的基本原则7 。c l s a u e r b i e r 和r j m e u m 【1 9 8 5 】 比较系统地总结了钢卷的积载技术，对钢卷的类别作出了划分，对钢卷的包装、 存贮、搬运、装卸、积载、衬垫、绑扎、通风及运输管理的全过程作出了系统概 括8 。而s p a r k s 1 9 8 8 贝0 出版了一本船舶运输钢材的专著，从货运技术角度、海事 法律角度以及海上运输管理角度全面总结了钢卷运输的理论与技术9 。这期间，船 舶运输钢卷的理论与技术得到了全面发展。 上世纪9 0 年代以后，随着大量钢卷采用集装箱运输，产生了钢卷在集装箱内 积载的技术问题。而且，海运业对运输质量和运输安全提出了更高要求，国际海 事组织制订了货物积载与系固安全操作规则1 0 , 其中对钢材的积载与系固提出 了新的标准。各船公司、船级社、海事管理部门、海运技术研究机构等相继提出 了多项改进钢卷运输技术的措施，对提高运输质量和运输安全水平起到了重要作 用。 在本世纪初，国际海事组织对货物积载与系固安全操作规则做出了实质 性的修改1 1 ，对货件所受约束力的计算提出了更为详尽的计算方法。挪威船级社 ( d n v ) 据此做出了实施细则，对各种系固设备的强度提出了估算标准，对包括 钢卷在内的常用重件货物的积载与系固提出了实用校核方法1 2 ；德国保险协会 ( g d v ) 对钢卷在集装箱中的装载提出了新理论，对集装箱内装载钢卷的数量、 重量、积载方法、系固方法等提出了量化估算方法1 3 。各船舶运输公司、船级社、 保险公司、海事安全管理机构也相继提出了一系列有关钢卷运输的安全措施。 海上钢卷运输正在蓬勃发展。 r et h o m 鹤，t h o m a ss t o w a g e ，b r o w n s o n f e r g u s o n , l t d ，u k 1 9 8 3 。cl s a u e r b i e r r j m e u m m a r i n ec a r g oo p e r a t i o n s , j o h nw i l e y s o n , n e wy b r k1 9 8 5 a s p a r k s s t e e lc a r n a g eb ys e a l l pu k 1 9 8 8 i m o ，c o d co f s a f ep r a c t i e ef o rc a r g os t o w a g ea n ds e c u r i n g l o n d o n 1 9 9 7 “i m o c i r1 0 2 6 ( h t t p ：w w w l m o d o c si m o o r g ) d nv g u l d e l l n e sf o rt h ep r e p a r a t i o no f t h ec a r g os e e u r i n gm a n u a l 2 0 0 6 ( h t t p ：w w w d n vh t m ) ”g dv ，c o a t a l o e rh a n d b o o k2 0 0 6 ( h t t p i w w w t t s - g d v d e t i s c o n t e a n e m h a l t 2 h t m ) 第1 章绪论 1 4 船运卷装钢卷中存在的技术问题 杂货船、干散货船或其它类似船舶在装运钢卷时，常有大量货损和船损事故 发生1 4 ，1 5 ，1 6 。究其原因，至少包括下述各项： 积载钢卷时，既不能利用均布载荷作为安全负荷又不能利用集中载荷作为 安全负荷，船员在生产中进行积载安全校核时没有明确的标准。 营运中船舶的系固索具大都受到一定程度的腐蚀和损坏，从而其安全负荷 有所减小；还有的船上根本没有系固索具的安全负荷。这使得船员在进行 积载安全校核时对索具的安全负荷无法确定。 国际海事组织修订后的货物积载与系固安全操作规则规定的货件所受 约束力的计算方法较复杂，船员将其应用到钢卷运输中具有一定困难。 船员对钢卷货物的技术状况认识不足，对钢卷的装前货损、包装损坏、物 理损坏和化学损坏不能作出确切的识别。 1 5 本文的研究工作及技术路线 为了进一步提高钢卷运输的安全水平，本文从下述几个方面研究杂货船、 干散货船或其它类似船舶在装运钢卷中所遇到的技术问题： 从船舶各舱允许装载货物的总质量出发，提出钢卷装载中甲板各部位许用 负荷，其值在集中载荷和均布载荷之间； 综合国际上船舶运输公司、船级社、保险公司、海事安全管理机构、海事 安全研究机构提出的标准、规定和研究成果，结合钢卷运输实际，提出营 运中船舶各种货载系固索具的安全负荷估算方法； 针对国际海事组织修订后的货物积载与系固安全操作规则，提出钢卷积 载安全校核的实用方法； 对钢卷损坏类别作出划分，以便船员在运输中能准确识别钢卷的装前损坏、 包装损坏、物理损坏和化学损坏，从而减少或避免此类运输中的船货事故。 “a t s b m a r i n es a f e t yi n v e s t i g a t i o nr e p o r t , 1 9 9 9 2 0 0 7 ”m a i b ，m a r i n ea c c t d e n tr e p o r t , 2 0 0 0 2 0 0 7 ”t s b m a r i n ea c c t d e n tr e p o r t , 1 9 9 0 - 2 0 0 6 船运卷装金属板材积载技术的研究 第2 章钢卷积载质量的确定 2 1 甲板的许用载荷 钢卷一般利用杂货船、干散货船或其它类似船舶运输。在船上装载钢卷时， 必须确切了解所装载部位的甲板许用负荷。 船舶舱底板许用负载荷值一般以舱为单位给出。二层甲板和上甲板的许用负 载荷值一般也以舱为单位给出，但按图2 1 所示部位给出1 7 。舱口前系指前舱壁与 舱口之间的部位；舱口后系指后舱壁与舱口之间的部位：舱口间系指舱口边与舱 壁之间的部位；舱口盖上的载荷单独给出。 舱口间 舱口前 舱口后 舱口盖 舱口间 图2 1 甲板载荷限制 f i g2 it h el i m i t e dl o a do f t h ed e c k 一般，甲板上的舱口前、舱口后、舱口间和舱口盖各部位按均布载荷和集中 载荷分别给出载荷许用值。 应当明确，甲板上各部位承受载荷的能力并不相同，甲板上舱角处、横梁上 部位、下有支柱的部位承受载荷能力较大，在舱口四周及舱盖上的部位承受载荷 能力较弱。 底舱舱底可为梯形和矩形，二层舱和上甲板的舱口前、舱口后和舱盖板可近 似看作矩形，舱口间可为梯形和矩形。 钢卷一般应装载在承受载荷能力较大的部位。在底舱舱底、二层舱和上甲板 的舱口前、舱口后、舱口间和舱盖板上装载钢卷，并用木材或相当材料作出充分 衬垫，则可认为甲板所受到的负荷为均布载荷。否则，甲板所受到的负荷不能作 ”王建平，船舶货运技术。1 6 8 1 6 9 大连海事大学出版社，1 9 9 9 。 第2 章钢卷积载质量的确定 为均布载荷对待，但也不属于集中载荷，而是介于集中载荷和均布载荷之间的一 种载荷。因此，装载钢卷时，一般不能直接利用船舶资料中给出的负荷许用值。 设s 为底舱舱底、二层舱和上甲板的舱口前、舱口后、舱口间或舱盖板中的 一个面积( m 2 ) ，p 为s 上的许用均布载荷( k n m 2 ) ，l 为其在船长方向上的尺度 ( m ) ，b 为其在船宽方向上的尺度( m ) ，如图2 2 所示，则s 上的运费吨p ( p a y a b l e l o a d ，t ) 可按式( 2 1 ) 计算： p=ps ( 2 1 ) 而且，无论s 取为多大，s 上所载钢卷的质量也不得超过p 。 图2 2 单件钢卷的积载 f i g2 2t h es t o w a g eo f s i n g l es t e e lc o i l 一般情况下，总有s s ，而且，用木材作衬垫时，衬垫材料一般切并成矩形， 即j 为矩形。设s 沿船长方向上的尺度( m ) 为，沿船宽方向上的尺度( m ) 为b ， 均布载荷在船长方向上产生的弯矩如图2 3 所示。 图2 3 均布载荷在船长方向上产生的弯矩 f i g2 3t h eb e n d i n gs t r e s so ft h ea v e r a g el o a do nt h ev e s s e la l o n gf o r ea n da f t 船运卷装金属板材积载技术的研究 征胎长刀同上，均币载讨p 征s 上苋崖为b 明一条回积上征l 上明仕葸点z 处产生的弯矩m ( k n m ) 可表为式( 2 2 ) ， m = 圭g p x ( l j 1 ( 2 2 ) 不难看出，m 在x = 詈处取得最大值，即 m m = g 下p b l 2 ( 2 3 ) 类似地，在船宽方向上，均布载荷p 在s 上宽度为，的一条面积上在b 上的任 意点y 处产生的弯矩m ( k n m ) 可表为式( 2 4 ) ， 肘= 吉删p y ) ( 2 4 ) 而且，m ；i 生- y = 罢处取得最大值响，即 。= g 譬 ( 2 5 ) 显然，将式( 2 3 ) 和式( 2 5 ) 所给出的舰d l t l 。和朋赫。作为积载钢卷时所 产生的弯矩限值具有科学性。 2 2 钢卷产生的弯矩 在图2 2 中，设衬垫面积s 的左边与s 左边的距离( m ) 为l o ，s 的前边与s 前 端的距离( m ) 为b o ，在j 积载的钢卷质量( t ) 为w ，则矿在s 上宽度为6 的一条面积 上在l 上的任意点x 处产生的弯矩 妖k n m ) 可表为式( 2 6 ) ，单件钢卷在纵向产 生的弯矩如图2 4 所示， ，：g 三二：亨1 ，一g 万l ( ，一厶) 2 ( 2 6 ) 令i d m = 。，得x = 圭( 三一三。一言 + 厶，这时在纵向上产生的弯矩达到最大值 第2 章钢卷积载质量的确定 且 图2 4 单件钢卷在纵向产生的弯矩 f i g2 4t h eb e n d i n gs t r e s so f t h es i n g l es t e e lc o i lo nt h ev e s s e la l o n gt h el o n g i t u d i n a ld i r e c t i o n 从而， 桫字l 黔厶一舭刁 泣， 类似地，在横向上产生的弯矩在y = 告( 口一玩一；) + 日达到最大值c m x ，并 叫掣胁岛一扣刁 汜s ， 许多情况下，可将钢卷装载在s 的几何中心上，即厶= 吉。一m 鼠= 吉p 一6 ) ， 这时舰觚和。分别发生在x = 厶+ ；和y = 岛+ j b 处，并可分别由式( 2 9 ) 和 式( 2 1 0 ) 计算出： m z c m 。x = g 矿等 ( 2 9 ) m b c m 。= g 形半( 2 1 0 ， 式( 2 9 ) 和式( 2 1 0 ) 表明，若将钢卷装载在s 的几何中心上，则钢卷产生 的最大弯矩发生在衬垫材料的中点处，亦即s 的几何中心。 2 3 钢卷装载质量的确定 南千钢卷的磐载，既不属于集中载荷叉不属于均布载荷。我们这罩从强度角 船运卷装金属板材积载技术的研究 度提出钢卷装载时质量限制的新理论。 我们提出，在图2 2 所示的积载方案中，钢卷质量矽在纵向上所产生的弯矩 龟c 。不得超过一条长度为厶宽度为b 、船舶资料中给出的均布载荷为p 的荷重 在三中点处产生的弯矩 屯d 一，在横向上所产生的弯矩j 】l 如c 。不得超过一条长度 为b 、宽度为，、船舶资料中给出的均布载荷为p 的荷重在b 中点处产生的弯矩 m 鼢。据此，依式( 2 3 ) 、( 2 5 ) 、( 2 7 ) 和( 2 8 ) ，s 在纵向强度上和横向强 度上的安全条件分别可表为式( 2 1 1 ) 和式( 2 1 2 ) ， g 矿筝睁厶一舭三卜t p b l 2 g 形竿融昂甘叫s g t p l b 2 他 将式( 2 1 1 ) 和式( 2 1 2 ) 联立，解得， r a i n( 2 1 3 ) 若将钢卷装载在s 的几何中心上，即厶= ；q 一，) ，瓯= ；o 一6 ) ，则s 在纵向 强度上和横向强度上的安全条件可表为式( 2 1 4 ) ， 矿州n p b l 2 li ，笔2 bb ( 2 1 4 ) ，一f 从式( 2 1 3 ) 和式( 2 1 4 ) 中可以看出，增加衬垫材料的面积j 即增大，和b 可以增加s 上许可积载的质量，但应以，z 和b 曰为限。矿可为单件钢卷的质 量，也可为一组钢卷的质量。 当，= l 并且b = b ，取得最大值。，显然， = p l b ( 2 1 5 ) 。是s 上可积载钢卷的最大质量，或称s 上的运费吨( p a y a b l et o n ) 。 第2 章钢卷积载质量的确定 2 4 钢卷质量的划分 船舶上的一个载货面积s 可以很大，也可以很小；而单件钢卷的质量从几吨 到5 0 吨左右1 8 。所以，在s 上有时可以积载很多件钢卷，有时只可积载1 件或数 件钢卷。这种情况下，有必要从载货面积s 和钢卷质量形间的关系上将钢卷分成 若干类别。 对于一个载货面积s 和一件钢卷，若w 0 3 3 4 w 一，则称该件钢卷相对于s 为 轻型钢卷( l 型) ，s 上可以积载轻型钢卷3 只或3 只以上；若0 3 3 4 w 一w 5 9 5 65 ss 4s 碡s 5s 65 _ 9 6 2 ， 2 0 庶舱。s 5 15 15 0s 05 15 5 5 9) iliil 日 0 ，0 2a 30 40 50 , 60 7 0 80 9 j 垂向加速度屯( m s 2 ) 7 66 25 04 ，34 ，3 5 。0 6 27 1 8q 2 该表所给出的横向加速度计及了重力、纵摇和垂荡的作用，但所给出的垂向 加速度没有包括静态重力的影响。而且，该表的数值仅在下述条件下有效： 船舶航行于无限航区； 全年航行； 航次长度为2 5 天； 船舶长度为1 0 0 米； 航速为1 5 节； b g m _ 1 3 ( b 为船宽) 。 若船舶航行于遮蔽水域中，则应根据季节和航行时间适当降低所列加速度值。 若船长不为1 0 0 m 及航速不为1 5 k n ，则应按式( 4 1 7 ) 对加速度进行修正： k v = 警+ 业专业 ”i m o 。c o d eo f s a f ep r a c t i c ef o rc a r g os t o w a g ea n ds e c u r i n g ，1 8 2 0 ，l o n d o n ，2 0 0 6 第4 章系固方案的设计与校核 式中，凰为加速度修正系数，矿为航速( 1 烈) ，三为两柱间长( m ) ，且 5 0 m 工3 0 0 m 。 当船宽b 与经自由液面修正后的初稳性高度g m 的比值小于1 3 时，即差了1 3 b 时，还应对横向加速度按表4 9 进行修正。 表4 9 横向加速度修正表 t a b4 9t r a n s v e r s a la c c e l e r a t i o na m e n d m e m b g m4567891 01 l1 2 1 3 一 甲板高位 2 3 01 9 61 7 21 5 61 4 01 2 71 1 91 1 l1 0 51 0 0 甲板中位 1 9 21 7 01 5 31 4 21 3 01 2 l1 1 41 0 91 0 41 o o 二层舱 1 5 41 4 21 3 31 2 61 1 91 1 41 0 91 0 61 0 31 o o 底舱 1 3 11 2 41 1 91 1 51 1 21 0 91 0 61 0 41 0 21 0 0 在使用上述方法计算船舶所受外力时，应注意下述各项： 避免船舶横摇超过3 0 0 ； 避免高速顶浪航行； 适当改变航向，以避免船舶在稳性不足时顺浪或偏顺浪航行。 4 2 1 3 风力的计算 钢卷一般不装载在露天甲板上。但若如此装载，其所受到的风力( k n ) 按式 ( 4 1 8 ) 和( 4 1 9 ) 计算： 兄2 k w a w ( 4 1 8 ) 2 ( 4 1 9 ) 式( 4 1 8 ) 和( 4 1 9 ) 中，彳。和爿。分别为钢卷货堆的纵向受风面积( m 2 ) 和横 向受风面积( m 2 ) ；j o 和分别为纵向和横向风力，般取为l k n m