第6章_船舶货物的配积载

.,1,第六章船舶货物的配积载,主要内容：配积载概念及理论基础件杂货物积载集装箱配积载,.,2,第一节基本概念及原理,一、船舶配积载及基本要求配积载是指配载和积载两个概念。航运中将编制船舶装货计划的工作叫做配载，而将实际装船的工作称为积载。“配载”是“积载”的前提和依据，“积载”是“配载”的继续和具体实施。因此，“配载”与“积载”是既紧密联系又有区别的两个工作阶段。,.,3,1.船舶配载船舶配载是根据货物的品种、数量、体积、重量以及到达港口先后次序等因素，在保证船舶和安全、充分发挥船舶载运能力的前提下将货物正确合理地分配到船舶各个部位，并绘制船舶配载图。配载图是装货港指导装船的文件。,.,4,件杂货配载图一般由船舶大副编制，也可由船公司代理人编制并经船舶大副或船长认可。集装箱配载图由船公司或其代理人编制预配船图，码头配载员根据预配船图编制正式船图，并经船长或大副确认。,.,5,2.船舶积载船舶积载是在保证船舶安全、货物完整无损、充分发挥船舶运输能力、有利加速船舶周转和港口装卸作业的前提下，将货物正确、合理地装到船上各个部位，并绘制船舶积载图。积载图是卸货港卸货的依据。是由理货长在装船理货完成后绘制并经船长或大副签字认可的，是货物在船上的实际位置图。,.,6,3.船舶配积载的基本要求（1）充分利用船舶的装载能力；（2）确保船舶强度不受破坏；（3）保证船舶具有适度的稳定性和吃水差；（5）保证货物运输质量；（6）满足中途港卸货顺序的要求；（7）便于装卸，缩短船舶在港停泊时间；（8）正确合理的实现舱面积载。,.,7,二、船舶稳性与积载1.船舶稳性及稳性力矩（1）船舶稳性船舶的稳性是指船舶在外力作用下偏离其平衡位置而倾斜但是不倾覆，当外力消失后能自行回复到原来平衡位置的能力。稳性的大小与船体几何形状有关，也与载荷分布状况有关，后者是船舶在积载过程中所要解决的问题。,.,8,（2）船舶稳性力矩如图6-1，船舶在外力（倾斜力矩）作用下倾斜一小角度时，重心G0保持在原来位置，浮心由B0点移到了B1，浮心和重心不再位于同一铅垂线上。重力和浮力形成的力偶矩称为稳性力矩（或复原力矩）。,.,9,稳性力矩MR的计算公式：式中：船舶的排水量（t）；GZ复原力臂（m）。,图6-1船舶的稳性力矩,.,10,浮力的作用线与中线相交于M点，称为船的稳心。从下图6-2重心与稳心的相对位置关系，可以判断稳性力矩的性质，而稳性力矩的性质决定了船舶原平衡状态的稳定性能。,.,11,稳定平衡状态(图6-2a）。重心在稳心之下，稳性力矩方向与船舶倾斜方向相反，起着抵抗倾斜力矩的作用，当外力消失后，它能使船舶回复至原来的平衡状态。此时MR定为正值。,图6-2船舶的三种平衡状态,.,12,不稳定平衡状态(图6-2b）。重心在稳心之上，稳性力矩的方向与船舶倾斜方向相同，不仅不起抵抗倾斜的作用，反而促使船舶继续倾斜。此时MR为负值。随遇平衡状态(图6-2c）。重心与稳心重合，稳性力矩MR等于零，当外力消失后，船不会回复到原来的位置也不会继续倾斜。,.,13,2.船舶的初稳性（1）初稳性及其特征初稳性是指倾斜角小于10o-15o时的稳性，又称为小倾角稳性,如图6-3所示。,图6-3船舶的小角度倾斜,.,14,船舶小角度倾斜的特征:倾斜前后排水量不变，即V1=V2。倾斜轴通过初始水线面面积中心，即漂心F。某一排水量时船舶的稳心M点的位置可视作固定不变，浮心B沿着以M为圆心，以稳心半径BM为半径的圆弧轨迹移动。根据上述船舶小角度倾斜所具有的特点，初稳性力矩公式可作如下变换：,.,15,式中：MR复原力矩（kNm）;排水量（t）;船舶横倾角的大小；GZ静稳性力臂，也称复原力臂（m）；GM初稳性高度（m）。,.,16,由此可知，当船舶在一定排水量下发生小角度横倾时，复原力矩的大小与初稳性高度GM成正比。初稳性高度GM是衡量初稳性大小的基本标志。要使船舶产生正的复原力矩，必须使GM为正值，即重心点在稳心M点之下。,.,17,（2）初稳性高度的计算初稳性高度的计算公式：GM=KM-KGKM为船舶横稳心距基线高度，可根据平均吃水或排水量在静水力曲线图或静水力参数表上查得；KG为船舶重心距基线高度（重心高度），其值与空船重心高度及载荷配置有关，根据力矩合成原理，按下式计算。,.,18,式中：L空船排水量（t），可由船舶静水力资料查得；KGL空船重心距基线高度（m），可由船舶静水力资料查得；Pi载荷重量（t）；Kgi载荷重心距基线高度（m）。,.,19,3.船舶初稳性的调整（1）船舶初稳性高度调整载荷垂向移动调整初稳性高度GM。由于载荷垂向移动前后排水量不变，故初稳心距基线高度KM不变，但可使船舶重心高度改变量，即等同于初稳性高度改变。载荷垂向移动调整初稳性的手段适合于配载图编制阶段，经校核若稳性过大，可将载荷上移，反之将载荷下移。,.,20,载荷增减调整初稳性高度GM。船舶积载后或航行中在某些情况下可利用载荷增减方法调整稳性。载荷增减调整GM包括未满载时加压载水、吃水较大或满载时排压载水、加装货物及抛货等方法。一般这种调整方法增减的载荷属于少量载荷，可应用相应计算方法予以计算。,.,21,（2）船舶初始横倾角的调整当船舶重心偏离中纵剖面时，会出现初始横倾角，它将使船舶稳性力矩减小，从而降低船舶稳性。船舶航行中，应保持横向正浮，按船舶安全航行的技术要求，船舶初始漂浮状态的左（右）横倾角一般应不超过1度,当超过该值时，应予以调整。调整可通过横向移动载荷或在船舶一舷增减少量载荷来实现。,.,22,三、船舶吃水差与配积载1.船舶吃水与水尺标志船舶吃水（Draft）表示船体浸在水面以下的深度，即水线面与船底基平面之间的垂直距离。船舶吃水的大小随排水量改变而变化。船舶吃水大小可根据水尺标志读出，如图6-4。,.,23,船舶水尺标志是勘绘在船体首、中、尾部的左右两舷的船壳外板上，以数字表示船舶实际吃水的一种标记。水线达到水尺标志上某数字的字底边缘时，即表示该处的实际吃水值。,图6-4水尺标志,.,24,2.吃水差指船舶首吃水dF与尾吃水dA的差值，用符号t表示，t=dFdA。当船舶首尾吃水相等，即吃水差等于零时，称为平吃水；尾吃水大于首吃水时，称为尾倾，俗称尾沉，一般用负值表示；首吃水大于尾吃水时，称为首倾，俗称拱头，一般用正值表示。,.,25,3.船舶荷载状态下对吃水差的要求船舶航行时要求有一定的尾倾，以提高推进效率和改善舵效，减少首部甲板上浪，保证主机均衡工作，便于驾驶台瞭望。根据经验，万吨级货轮的吃水差，一般情况下满载时应为0.3m0.5m，半载时为0.6m-0.8m，空载时为0.9m-1.9m。大吨位船舶满载时通过浅水区时要求平吃水，以防搁浅。,.,26,4.吃水差的计算原理一般情况下，吃水差所对应的纵倾角都在小角度范围内，纵向初稳性的假设条件可以得到满足。如图6-5。,图6-5船舶纵向倾斜,.,27,船舶纵向复原力矩MRL可按下式计算：式中：排水量（t）;MRL纵向初稳性高度（m）;船舶横倾角度数。在小倾角条件下，。同时注意到纵倾力矩与纵向复原力矩达到静态平衡时，纵倾力矩Mt与纵向复原力矩MRL相等，由此可得：,.,28,纵向初稳性高度G0ML是纵稳心距基线高度KML与船舶重心高度KG0的差值。对于一般船舶，KML与船长处于同一数量级，数值较大。因此KG0可以用浮心距基线高度KB0代替。由此，使正浮状态下的船舶产生吃水差t所需要的纵倾力矩Mt为：由此式可知，排水量一定时，纵倾力矩与吃水差成正比。,.,29,在上式中，令吃水差，则计算所得的纵倾力矩称为厘米纵倾力矩，用MTC表示，即：,.,30,显然，对于特定船舶，厘米纵倾力矩MTC随排水量或平均吃水的变化而变化。具体装载状态下的厘米纵倾力矩可根据排水量或平均吃水在船舶静水力资料中查取。因此，如果能求得纵倾力矩Mt，则实际装载状态下的吃水差t可按下式计算：,.,31,5.吃水差的计算由图6-5知，船舶纵倾力矩Mt是由于船舶的重力作用线和浮力作用线沿纵向不在一条垂线上而产生的，纵倾力臂lL等于重心至浮力作用线的距离。,.,32,图6-5,.,33,由于式中：xg船舶重心距船中距离（m），船中前取正，船中后取负；xb船舶浮心距船中距离（m），船中前取正，船中后取负。因此，吃水差的基本计算公式为：,.,34,根据力矩合成原理，重心距船中的距离Xg可按下式计算：式中：PiXi纵向重量对舯力矩，即包括空船在内的全船所有载荷对船中所取力矩的代数和（9.81kNm）。因此，吃水差为：,.,35,6.首尾吃水的计算由图6-5可见，由于吃水差的存在，船舶首、尾吃水与船舶平均吃水（漂心处的吃水）出现了差值，在图中分别以dF与dA表示。根据图6-5下部所示的几何关系，纵倾状态下船舶的首、尾吃水可按以下公式计算：,.,36,式中：dm船舶平均吃水（m);Lbp船舶垂线间长（m);xf漂心距船中的距离（m)，船中前为正，船中后为负。,.,37,7.吃水差的调整（1）纵向移动载荷在装货前和装货过程中如发现吃水差或首尾吃水不符合要求，调整配积载方案是一种较为理想的方法。首先确定可移动调整的货载，再确定纵向移动的距离x，然后根据要求调整的吃水差值t，按下式求取需移动的货载重量P：,.,38,式中：t要求调整的吃水差值(m)，等于要求调整到的吃水差值减去调整前的吃水差值；MTC每厘米纵倾力矩，根据船舶实际排水量或平均型吃水查取；x货物载荷纵向移动的距离(m)，当货物前移时取正值，后移时取负值。,.,39,（2）增加或减少载荷主要是利用注、排压载水来调整船舶吃水差。注、排压载水属于少量载荷变动，如果这时只要求吃水差符合要求，而不考虑首尾吃水的大小，则可用下式确定所需要注入或排出压载水的重量P：,.,40,式中：xp计划注、排压载水水舱的舱容中心距中距离(m)，取值查“液舱容积表”；xf漂心距船中的距离（m)，船中前为正，船中后为负。xf和MTC的值，根据调整前的船舶排水量或平均型吃水dM从船舶静水力资料中查取。,.,41,四、船舶强度与积载1.剪切变形与弯曲变形（1）剪切变形如果单位长度的船体，其前后两端受到大小相等、方向相反的切力的作用，且忽略该段船体上所承受的载荷，则该段船体会出现如图6-6（a)所示的剪切变形。,图6-6剪切变形与弯曲变形,（a）,（b）,.,42,（2）弯曲变形如果单位长度的船体，其前后两端所受的弯矩大小相等，方向相同，且忽略切力的作用，则该段船体将发生如图6-6(b)所示的弯曲变形。,.,43,（3）船体的拱垂变形当船舶首尾部重力大于浮力而中部浮力大于重力时，出现中拱变形，如图6-7（a）。当船舶中部重力大于浮力而首尾部浮力大于重力时，出现中垂变形，如图6-7（b）。,图6-7船体的拱垂变形,.,44,2.横向强度横向强度是指船体结构抵抗横向变形的能力。船体在外力作用下，有可能发生船宽方向的变形。一般货船都有坚固的横向框架来支持船壳板、甲板，很少发生过大变形或断裂的情况。但是集装箱船由于舱口宽大，容易发生过大变形。,.,45,3.扭转强度是指船体结构抵抗扭转变形或破坏的能力。主要原因有：(l）由波浪引起。首尾受到方向相反的水压力作用可能产生扭转变形。(2）船舶横摇所引起扭转变形。(3）货物装卸不当引起。如某舱配载不好，使船向一侧横倾，若简单地在其他货舱内向另一侧增加重量，便会使船舶产生扭转变形。,.,46,4.局部强度指船体各部分结构抵抗局部变形或破坏的能力，即船体在载荷重力作用下，局部构件抵抗弯曲和剪切的能力。要求船体各部分结构在外力作用下具有抵抗局部变形和损坏的能力，对营运船舶来说，主要应考虑甲板、平台、舱底及舱口盖等载货部位的局部强度。,.,47,第二节件杂货物配积载,一、杂货的配积载要求1.保证货运质量的配积载要求（1）根据货物的装载要求正确选定各类货物的舱位；（2）货物在舱内要正确堆码和系固；（3）正确处理货物的忌装；（4）正确处理货物的衬垫和隔票。,.,48,2.货物装卸对配积载的要求(1)中途港货物的合理配积载保证各中途港货物的顺利卸载；保证不同到发港货物的合理积载(图6-8）；保证选港货和转船货的合理积载；保证船舶在各中途港卸载和加载后的稳性。（2）保证货物的快速装卸,.,49,图6-8不同到发港的货物积载a）青岛港装载情况示意图；b）上海港加载情况示意图；c）离上海港时装载情况示意图;d）离鹿特丹港时装载情况示意图,.,50,二、配载图编制1.配载图编制步骤（1）核定航次货运任务与船舶载货能力是否相适应；（2）确定航次货重在各货舱、各层舱的分配控制数；（3）确定货物的舱位和货位；（4）对初配方案进行全面核查；（5）核查和调整船舶的稳性、纵向受力和吃水差（6）绘制正式配载图。,.,51,2.积载图的标示方法（1）积载图反映的船舶方向为船舶的首尾方向，船首为右，船尾为左。（2）反映船舶底舱用侧面图。即站在船舶右舷旁边观看底舱货物装载部位，以此绘制而成的示意图。在侧面图上，用竖线表示货物的前、后舱位，即右边为前舱位，左边为后舱位；用横线表示货物的上、下舱位，即上部为上舱位，下部为下舱位；用斜线表示货物的左、右舱位，即左上方为左舷舱位，右下方为右舷舱位。,.,52,（3）反映船舶二层舱及二层舱以上舱位用平面图。即站在船体甲板上，俯首观看二层舱以上货物装载部位，以此绘制而成的示意图。平面图上用竖线表示货物的前、后舱位，即右边为前舱位，左边为后舱位；用横线表示货物的左、右舱位，上位为左舷舱位，下位为右舷舱位；用斜线表示货物的上、下舱位，上部为上舱位，下部为下舱位。,.,53,（4）积载图反映的货位大小是按货物的容积大小比例绘制而成。（5）积载图的船型图用实线表示；同一卸货港的货物之间用虚线（点线）表示；不同卸货港的货物之间用虚线（点划线）表示。,.,54,3.图例侧面图图例说明：(l）从前舱壁起至第二节舱盖止的中心线的左侧部分，高度约1/3。(2）从前舱壁起至第二节舱盖止的中心线右侧部分，高度约1/3。,图6-9侧面图,.,55,(3）从前舱壁起至第二节舱盖止全部装满，其中在前两节舱口位正下方，约1/4高度的地方留有空位。(4）从后舱壁起至第三节舱盖止，1/3舱口位正下方的左侧部分，高度约2/3。(5）从后舱壁起至第三节舱盖止，1/3舱口位正下方的右侧部分，高度约2/3。(6）从后舱壁起至第三节舱盖止，1/3舱口位正下方，即（4）、（5）左右两侧的中间，高度约l/2。(7）从后舱壁起至第三节舱盖止，1/3舱口位正下方，即（6）的上面，高度与（4）、（5）持平。(8）从后舱壁起至第三节舱盖止，即（4）、（5）、（7）的上面，装满。,.,56,平面图图例说明：(l）从前舱壁起至舱口位处止（不出舱口位）的下部，高度约1/2。(2）从前舱壁起至舱口位处止（不出舱口位）,(l）的上面，装满。,图6-10平面图,.,57,(3）从左舷起至舱口位处止（不出舱口位）的下部，高度约1/2。(4）从前1/2右舷壁起至右舷内侧1/2空间止，装满。(5）从前1/2右舷外侧，即从外部起至舱口位处止（不出舱口位），高度1/20。(6）从前1/2右舷外侧，即（4）的外部起至舱口位处止（不出舱口位）,(5）的上面，装满。(7）从后舱壁起至舱口位处止（不出舱口位），及延长后1/2右舷，高度均约1/20。(8）从后舱壁起至舱口位处止（不出舱口位）,(7）的上面，装满。,.,58,图6-11杂货船舶货物积载图,五四三二一,二层舱,底舱,.,59,第三节集装箱船舶配积载,一、集装箱船舶的结构与箱位表示法1.集装箱船舶的结构图6-12是双层结构的集装箱船体。这种双层结构的侧壁和船底可装压载水以调整船舶的稳性。全集装箱船的船舱内均采用箱格结构，它是利用角钢把船舱按集装箱的尺寸分成许多箱格。箱格从货舱底部到舱口垂直设置，集装箱装卸时角钢起导向柱作用，故称箱格导柱，同时对集装箱在舱内进行了定位，如图6-13。,.,60,图6-12集装箱船中部横剖面图,图6-13集装箱船的箱格导柱,.,61,2.集装箱船舶的船箱位表示法集装箱船舶的箱位以“行”“列”“层”三维空间坐标来表示，用6位阿拉伯数字表示的箱位的编号，1、2位数字表示集装箱的行位号，3、4位数字表示集装箱的列位号，5、6位数字表示集装箱的层位号。,.,62,（1）行位(BAY)号集装箱在船舶上纵向排列的顺序号，规定由船首向船尾顺序排列。由于集装箱有20ft和40ft之分，因此，舱内的箱格也分20ft和40ft两种。有的箱格导柱是固定的，只能装20ft箱或40ft箱，但有的箱格导柱可以拆装，把两个20ft间的箱格导柱拆除就可以装40ft箱。为了区分20ft和40ft箱的行位，规定单数行位表示20ft箱，双数行位表示40ft箱。如图6-14。,.,63,图6-14集装箱船行位编号,.,64,（2）列位(ROW)号集装箱在船舶上横向排列的顺序号，有两种表示方法。从右舷向左舷顺序编号，如图6-15a。从中间向两弦编号，向右舷以单数编号，向左舷以双数编号，中间列号为00，如总的列数为偶数，则“00”号不存在。如图6-15b。,.,65,图6-15集装箱船列位编号,.,66,（3）层位(TIER)号集装箱在船舶上竖向的排列顺序号，有3种表示方法。从舱内底层至甲板顶层顺序编号，如舱底第1层为01，往上依次为02、03、04等。如图6-16a。舱内和甲板上分别编号，舱内层号数字前加“H”，从舱底算起依次为Hl、H2、H3等。甲板以上层号数字前加“D”，从甲板底层算起依次为Dl、D2、D3等。如图6-16b。舱内和甲板上分别编号，舱内由下至上用双数表示。甲板以上从甲板底层向上依次用数字82、84、86等表示，如图6-16c。,.,67,图6-16集装箱船层位编号,.,68,图6-17所示为集装箱在船上的装载位置示意图，图中A箱的位置为03行、02列、04层，是一个装在舱内的20ft箱；B箱的位置为16行、05列、82层,，是一个装在甲板上的40ft箱。,.,69,图6-17集装箱在船上的装载位置示意图,.,70,二、集装箱船舶箱位使用的注意事项无论是舱内或甲板上，当两箱位之间的距离为75mm时，两个20英尺集装箱上能配载一个40英尺箱(除非该船舱是20英尺全隔槽)，如间距不为75mm，则不能再配40英尺箱。但无论在舱内或甲板上，一个40英尺箱上方只能配载40英尺箱，不能再配两个20英尺箱。冷藏箱专用插座一般设在甲板上。,.,71,三、集装箱配载过程1.集装箱预配船公司的集装箱配载中心根据航次订舱情况，编制出该航次在某装卸港的集装箱预配图，及时将此图送交相应的集装箱码头，作为集装箱码头配载员的主要配载依据。预配应达到如下要求：,.,72,（1）充分利用船箱位（2）合理安排轻重箱的位置保证船舶的纵向强度和适当的吃水差。（3）避免“压港”现象，合理预配选港集装箱将先到港集装箱配在上面，后到港集装箱配在下面。对选港集装箱，预配时将其配于船舶航次最终卸货港集装箱之外，以免造成翻箱。,.,73,(4）尽量避免同一御货港的集装箱过分集中如果在装货港将同一卸货港的集装箱配置过分集中，使几台装卸桥无法同时进行作业，将影响码头的装卸效率。因此，应将量比较大的同一卸货港的集装箱分开配置。（5）合理安排特殊集装箱和中途卸货集装箱要正确配置冷藏箱、危险品箱、超宽箱、超高箱等，如危险品箱要符合国际危规的装载要求和隔离要求。,.,74,预配船图包括字母图、重量图和特殊箱位图。（1）字母图。图上每个箱位处用一个英文字母表示该箱的卸货港（如L代表洛杉矶）。如图6-18。（2）重量图。图上每个箱位处用数字表示以吨为单位的集装箱总重量（如9表示该箱总重9t）。如图6-19。（3）特殊箱位图。图上每个箱位处用英文字母表示特殊箱的类型（如“R”表示冷藏箱、“D”表示危险品箱），或按国际危规用几点几的数字表示危险品箱（6.1表示6.1级危险品箱）。图6-20。,.,75,图6-18预配图-字母图,.,76,图6-19预配图-重量图,.,77,图6-20预配图-特殊箱图,.,78,2.正式配载按以下原则进行集装箱正式配载。(1)始终注意船舶稳性、纵倾、强度的要求，合理分配轻重箱配积载位置；(2)先配载有特殊配载要求的集装箱；(3)避免多条作业路同时开工时，堆场取箱及作业路机械行走路线的冲突；,.,79,(4)尽可能预计可能影响作业路作业的因素及其发生时间，注意错开这些因素的影响；(5)必须使码头各类机械按图实施装船作业时，合理有序地移动。,.,80,3.绘制正式配载图集装箱的正式配载图由封面图和行位图组成。(1)配载封面图配载封面图是一份与船舶BAY位实配相对应的总BAY位图，在这张总BAY位图上的相应船箱位上标明所配集装箱的卸货港（一般用对应的字母或不同的颜色加以表示)，如在该船箱位上所配的箱为危险品箱、冷藏箱或超高、超宽箱，则一般在船箱位上用符号标明。如图6-22。,.,81,图6-22配载封面图,.,82,(2)配载行位（BAY）图记载该行每一个箱位上集装箱的下列内容:A.卸货港和装货港一般为卸货港在前，装货港在后，中间用“”号隔开，也有的只标注卸货港。卸货港和装货港均用3个英文字母表示。此方法借用了国际航空港三字代码表示方法。,.,83,B.集装箱重量C.集装箱箱号D.箱主代码E.集装箱箱型F.箱状态G.特殊箱标志主要有冷藏箱标志、危险品标志、超高超宽标志，冷藏箱标明温度，如“-10”；超高箱用“”标志;超宽箱用“”、“”标志。危险品必须标明危险品的级别，如3.1、5.2等。H.集装箱进场堆存位置,.,84,不论是封面图还是BAY位图，每一个小方格表示一个20英尺集装箱位，如果所配集装箱为40英尺或45英尺箱，则用相邻的两个BAY位