【船舶集装箱坠海原因分析及防范对策9600字】

[5]。船舶在恶劣天气（如在大风浪、风暴等不可抗力因素影响）下剧烈晃动，潜在削弱了集装箱与船体构件之间绑扎状态的稳定性，加剧了船舶与集装箱连接的绑扎杆、花篮螺丝、扭锁上下左右拉伸和收缩变化。当受力点、方向不一致时，绑扎杆和花篮螺丝容易发生松动、脱落或是断裂，最下层底锁在受到海浪冲击、海水浮力作用下易发生自动开锁，这些不利因素都将直接影响船体对甲板上堆装集装箱的固定作用。三是集装箱船舱内、舱面积载不当REF_Ref69829045\w\h[4REF_Ref69830269\w\h,5REF_Ref69830612\w\h,6]。在编制积载计划时，过于依赖装载仪，没有对船舶相应的稳性资料进行查阅、核实，忽略了某些装载仪在稳性和强度计算上也许十分准确，但在吃水计算上可能存在较大的误差REF_Ref69895263\w\h[8]的事实。在装载集装箱时，没有根据船舶装载工况和运动情况来确定集装箱的的受力情况，没有考虑到货物重量的分布误差，没有按照集装箱“上轻下重”REF_Ref69889328\w\h[9]的堆装原则进行配载，间接增大船舶到达中途港发生捣箱现象的机率。1.3本文主要工作鉴于船舶事故预防已纳入每艘船的日常工作表中，为了避免这类事件发生，本文将着重从后面两点原因进行分析，从外部环境对集装箱船的影响、集装箱配载过程的适航性、系固的有效性以及监测的及时性出发谈谈船舶如何防范集装箱坠海事故的发生。第二章船舶集装箱坠海风险分析2.1集装箱船面临的主要风险为了追求利益最大化，应对日益增长的油价，减小船舶吨税和港口使费，集装箱船舶不断朝着大型化或超大型化方向设计，舱面箱位不断追求更高。随着船舶箱容量的增多，堆装层数的增加，集装箱船受到的威胁与面临的风险也越来越大。（1）包装不当，衬垫缺失REF_Ref69889328\w\h[9REF_Ref28300\w\h,22]。集装箱内部货物种类和包装要求以及堆放、分布位置也会影响到集装箱运输过程的安全性。在货物装箱时，对那些密度大、形状不一的货物必须多加注意，集装箱四周应放入足够的衬垫，做好加固措施，避免货物在大风浪影响下剧烈晃动，发生移位、倒塌以及撞箱、破箱现象进而危及到外部集装箱系固安全。（2）受风面积变大，船舶操纵困难。集装箱船舶普遍特点是快速性和航向稳定性较好，旋回性能较差，这就使得船舶在遭遇恶劣天气时反应迟钝，转向缓慢，不能及时避开涌浪冲击。同时，由于集装箱船主尺度不断扩大，使得甲板容纳集装箱的数目不断增多，导致船舶受风面积不断增加，加上船舶本身运载能力和吃水量的增大，船舶极其容易受到强风、急流影响。在这种情况下，轻则，螺旋桨出水、甲板上浪，重则酿成船舶漂移、失控、搁浅、碰撞等严重事故。（3）能见度不良，值班人员瞭望不到位。当大风浪作用于船舶上时，会加剧船体上下、左右、前后摇晃、颠簸的程度，而浪沫飞溅的浑浊天空会直接干扰到瞭望人员视线，削弱瞭望效果。在这种能见度急剧下降的环境下，雷达杂波增多，目标回波极易被淹没REF_Ref69809365\w\h[3]，仅凭人员在驾驶台里面观测雷达是远远不够的，很容易观测不当，值班驾驶员还得派人时刻关注甲板集装箱的外部系固情况。（4）局部应力增大，船舶强度受损。船舶的纵向强度极易受到浪、涌影响，尤其当集装箱船长与波浪长度相近，船舶又恰好位于浪峰或浪谷的位置时，此时船船浮力分布不均，剪力产生，船舶的升降运动将达到最大。同时，浪、涌反复冲击船身的某个部位时，加大了集装箱系固设备及其索具承受的大倾角冲击力。当超过该部位应力的承受程度时，极有可能造成船壳板内陷、焊接处断开、结构断裂的严重后果，增大集装箱损坏的风险。（5）船舶稳性锐减，打横现象发生。船舶的航行状态极易受到顺浪、顶浪和横风浪的影响。在这种环境下航行，浪涌周期极易影响到船舶的横摇周期、遇波周期，造成船舶大角度横摇、谐摇，航向突变以及发生打横现象。而船舶的水线面积惯性矩、浮心位置也会随着船舶在波浪中的位置相应发生改变，当船舶中部处于波峰时，船舶稳性减小，危险性上升。综合分析集装箱丢失事故无一不包含以下几点：一是集装箱受到海浪冲击，甲板上浪产生的海水浮力使得集装箱偏离原来的锁定位置；二是船舶遭受大风浪发生扭动、震动REF_Ref69829045\w\h[4REF_Ref69830269\w\h,5]，致使集装箱箱体变形，发生错位以致于堆装参差不齐；三是船舶在浪涌的强烈作用下，集装箱向舷外倾斜趋势随摇摆幅度增大，造成倒跺事故发生。正是因为这些不良因素的影响，增大了集装箱船舶在恶劣气象条件航行时的坠箱概率。2.2集装箱船船员应对风险的操作注意船舶是防范集装箱坠海的最后一道防线，船舶上的每位船员都应熟悉自身船舶结构和货运要求，自觉肩负维护货物安全的责任，做好货物积载、沿途管理、设备检查与维护等工作，将货物安全送达目的港。核对船舶预配积载图，确保集装箱装载有效，保证船舶拥有足够浮力以及船舶抵抗横风、横摇的能力满足气象横准值K>1REF_Ref69809365\w\h[3]的要求，使船舶始终处于适航状态。计算经过自由液面修正后的船舶初稳性值，查看其是否满足该船稳性手册要求。对于稳性不达标的船舶要进行及时修正，可通过调整船舶压载水和集装箱位置的方法，使之符合规范数值。同时，船舶还应保留适当的安全系数，来消除由于集装箱重量申报有误、积载方式不当等因素给船舶稳性造成的不良影响。确保船体水密，排水系统完好。对船舶上的所有水密门、排水泵、排水孔、分路阀、通风筒（帽）、管路以及天窗、舷窗、各舱室等进行仔细检查，查看相应装置是否完全水密，排水通道是否畅通无阻，该关闭的设施是否已经完全关闭。做好船舶离港状态核算、系固力校核，将船舶上装运的可移动设备、件杂货进行适当堆垛、捆绑或锁定，确保每件货物和集装箱都绑扎到位。在绑扎过程中，尽可能做到边绑扎、边检查，避免出现离港后才发现绑扎问题或扭锁安装不到位的情况，降低船舶横摇或纵摇引起货物和集装箱移动的可能性。必要时，调整船舶状态和航行计划，以确保船货安全。（5）做好航线设计与气象收集REF_Ref69809365\w\h[3REF_Ref69829045\w\h,4REF_Ref69887137\w\h,7]。在不同海况下，根据船体结构与稳性，设计适合的航线，选择合适的航法（如船舶不幸遇上台风、热带风暴或温带气旋，应尽快避开或选择绕航；在遭遇顶浪或偏顶浪时，采用“Z”型航法），利用良好船艺规避一切危害船舶安全事件的发生。同时，应密切关注海上的天气变化，时刻守听NAVTEX和气象导航站传来的气象、海况预报及警报等信息，对航线上的气象海况和船舶现处海域环境进行分析预判，对恶劣天气提前预警，及时采取应对措施，保证船舶时刻处于安全状态。第三章集装箱船的配载策略3.1配载的一般性原则配载作为集装箱船运输货物的一个关键环节，为提高港口码头的作业效率和集装箱运输的安全性我们要编制一个高质有效的配载计划。在制定预配图时要统筹全局，考虑船舶在全航线中到各个港口的挂靠顺序、箱源情况和港口作业能力，参考船舶资料，根据海区的具体情况参照港口当局和公司设定的相关法律法规，在满足船舶稳性的条件下结合集装箱的性质特点，合理选配箱位和绘制积载图。3.1.1空重搭配，确保稳性船舶能否安全航行，关键一点在于船舶稳性是否达到稳性手册要求。在装载前要充分考虑船舶在航次中可能经历的天气和海况，对船舶稳性作出适当修正REF_Ref69899779\w\h[19REF_Ref69900204\w\h,20]，综合考虑船舶吃水、横倾、强度等调整的需要，做好压载水的预配工作并留有一定余量，非必要情况尽量少用或不用压载水REF_Ref69891976\w\h[13]。在计算船舶稳性时，要特别注意不同国籍的船舶稳性计算方法可能不一样。以我国集装箱船舶为例，国内普遍船舶的集装箱重心高度计算采用的都是50%箱高，而国外不少船舶却以集装箱的45%箱高来计算重心高度REF_Ref69889847\w\h[10]。虽然它们之间只有5%的误差，但是却对船舶的装载能力和吃水程度大小有极大影响，尤其对大型集装箱船舶而言更不可小觑。除了计算带来的影响，船舶的箱位容量大小、轻重箱位置分布、集装箱的堆装方式以及船舶航行海域的海况情况也会影响到船舶稳性。由于集装箱船甲板上通常分配1/3～1/2箱位，所以堆积在舱面的集装箱数量不能太多也不能太少。对于实际堆装箱位大于船舶应允范围的集装箱船，可通过注入适量压载水的方法来降低船舶的重心高度，增大因此减小的稳性值。在大风浪天气进行船舶操纵时，要考虑到船舶的实际稳性和自由液面的影响，谨慎使用大舵角转向，校核船舶的初稳性高度和动稳性来判断船舶抵抗大风浪的能力。同时，船舶的初稳性高度应维持在正常值范围内，不要过大或过小（最小初稳性高度不能小于0.15米）。若船舶初稳性高度偏小，应及时核查船舶轻、重箱和空箱数量，确保船舶留有足够的保险余量，保证船舶具有较好的稳性和适航性。3.1.2强度大小，符合要求为了使船舶达到适航状态，船舶各项强度要求都应根据实际运营情况，使其不超过海上航行的许可范围。一是防止船舶中拱，注意船体扭转力影响。为了提高船舶的营运效益，达到增加箱量的目的，现在的集装箱船舱口设计大多为大开口型，并且船舶多采用艉机型或偏艉机型结构，再加上船舶重量相对集中于船舶艉部，这对船舶强度极为不利，易使船舶处于中拱状态。考虑到船舶剪切力在距船尾1/4处达到最大REF_Ref69889847\w\h[10]，船舶航行于海上时难免受到诸如波浪等外力的作用，导致船舶中舯剖面受力不均，以致船体扭转力产生。二是重视船舶超重箱积载，保证舱内、舱面每列集装箱的总重量REF_Ref4737\w\h[15REF_Ref4653\w\h,26]不超过其设计的堆积负荷，横向上的集装箱均均匀分布，各个舱室重量左右对称分布以及后卸的重箱相对多地配在船舶中部，以抵消集装箱船的中拱变形。三是考虑挂靠港的装卸情况，避免在中途港装卸后，因各港的装、卸箱量不均,造成船舶各箱位上的箱量不均衡出现的船舶中部集装箱箱量或重量减少，影响到船舶的纵向强度REF_Ref69891976\w\h[13]。除此之外，船舶的静水弯矩应满足海上航行要求，船舶尽可能航行于安全水域，确保船舶能够灵活操纵，及时采取改向、变速等优良船艺减少船体应力。3.1.3规范水尺，吃水适当大多数港口航道对水尺都有一定限制，为了使船舶能够顺利通过浅点和受限航道，需提前了解该航道的准确水深，调整船舶吃水量使船舶保持适当吃水差REF_Ref69891976\w\h[13]，满足船舶吃水要求。通常情况下船舶吃水差在极限装载状态下要求为平吃水，尾倾控制在0.5米以内REF_Ref69887137\w\h[7]。对尾部吃水过大的船舶，可通过移动重箱到船首箱位的方法来调节吃水差，尽量避免对船舶压载水的使用。在吃水受限的港口进行配载时，对集装箱箱量和箱重的纵向分布要多加注意，少用或不用压载水进行吃水调节，减少船舶总排水量和平均吃水，以提高船舶的耐波性，使其具有较好的操纵性和快速性并处于最佳纵倾状态，进而能够顺利进出港口。3.1.4配置合理，堆装合适集装箱配载看似简单，实则复杂。尽管配载方式随着时代进步不断进行优化REF_Ref69890364\w\h[11REF_Ref69900204\w\h,20]，人们开发了不少智能配载软件应用于船舶，但仍存在不少缺陷，要将箱型尺寸不同、到港顺序不一、轻、重有别的集装箱进行合理分配仍有一定难度。相较其他散货而言，集装箱形态结构较为标准且固定。以常用箱型20英尺和40英尺集装箱为例，若船舶只是单一装运同种规格集装箱，那么装卸过程较为简单，但若是这两种箱型混合堆装，那么需要特别注意：20英尺箱不允许装在40英尺箱上，40英尺箱要根据箱位具体结构来确定能否装在20英尺箱上REF_Ref69890366\w\h[12]。在安排重箱位置时，讲究以“先船舯部，再船前部，最后船舯后部的顺序”REF_Ref69895977\w\h[16]进行分配。又因为2个20英尺箱重大于1个40英尺箱，在安排20英尺箱位时应较多安排在船舯及舯前部。同时，当船舶稳性、系固状态符合规范要求时，还应根据船舶载货的实际情况，充分利用船舶的箱位容量和净载重量。在甲板上层允许的空箱箱位总重量范围内多装重箱，最大限度地按照“轻箱上，重箱下”的原则进行积载，尽量做到做到满舱满载，避免箱位不足或过剩浪费。例如：当箱重较轻、载重量利用率低时，就要多装箱来提高箱位利用率达到满舱不满载；反之，当箱重较重时，就要提高净载重量利用率达到满载不满舱，为船公司争取最大的经济效益。此外，除了考虑集装箱的尺寸大小和船舶的箱位利用率，船体扭矩和纵向受力情况也不能忽略。为减小船体扭矩的影响，应保证船舶各行位上的集装箱载荷对船中线面的横向力矩的代数和接近于零REF_Ref69895977\w\h[17]。3.1.5避免倒箱，提高效率倒箱又称捣箱或倒柜，指的是本应在目的港卸下的集装箱却因上层或四周有集装箱堆积在其上面，需要通过移动其他集装箱位置才能吊出、卸下的这么一个作业过程。由于倒箱作业会极大影响到船舶的装卸效率、待港时间，在各个港口装卸我们应该尽量避免和减少这类现象的发生。为了使船舶的取箱作业能够连续进行，最大限度减少倒箱操作，我们应制定满足船舶全航线依次到港顺序并能快速装卸的集装箱配载计划，合理配置集装箱箱位，选择合适的舱盖形式，确保船舶的垂向箱位和卸箱通道各自独立，集装箱在垂直方向上能够自由吊入吊出。3.2集装箱的箱重限制船舶的舱面堆重会影响到集装箱的受力大小和系固状况，为了保证舱面箱堆安全，集装箱船的堆码重量、装箱数目和堆装层数都有一定限制要求。鉴于我国规范在恶劣海况下设定的船舶运动模型推出的集装箱受力计算公式，分析单个集装箱在未系固条件下的受力情况可知：集装箱受力与船舶两柱间长、型宽、满载吃水、型深和初稳性高度五个因素有关,与集装箱箱重、箱型、箱重心纵向距舯距离及垂向距设定的船舶摇摆中心距离等因素有关REF_Ref69894641\w\h[17]。在计算舱面各层推荐的重量分布和对应匹配的绑扎杆、接长杆、绑扎眼板等锁具强度时，要注意舱面每堆集装箱堆装重量的限制以及临界条件，绘制舱面集装箱堆装重量限制临界曲线，以便判断该集装箱的箱位堆装与系固是否满足船舶规范要求。3.3舱面集装箱的积载要求为满足船舶强度要求，舱面每堆集装箱重量之和不应大于舱盖板的局部负荷和船舶特定装箱箱位底座处的最大允许负荷REF_Ref69894641\w\h[17]。为满足船舶海上航行要求，提供良好的瞭望视线，甲板装箱时船首盲区不应大于两倍船长REF_Ref69889847\w\h[10]；（3）为满足集装箱本身强度要求及其系固设备的强度条件，货物重量不应超过集装箱材质的承受力度，箱体总重不应超过绑扎锁具的承受应力。3.4积载前的箱前检验此处的检验不是对货物的检验，而是箱主在交付集装箱给货主前应对集装箱进行的安全性检查。在适合运营条件的一定时间间隔内，箱主有负责维修集装箱，对其进行检验或使之接受检验，并使其处于安全状态的义务REF_Ref69894569\w\h[18]。对集装箱进行检验时，有两种方案可以选择：一是定期检验，指的是在正常情况下直接对集装箱外观进行目检。在条件允许的情况下（比如当时集装箱是空的），集装箱内部和底板也都应该进行查看检验。检验时，可将集装箱架在框架底盘上或吊起放在其他支架上再进行。二是持续检验，它包括了彻底检验和例行操作检验。针对大修、整修或在用箱交接情况应注意至少每隔三十个月进行一次彻底检验，确保损坏部位或部件得到妥善、安全修理或更换。而在例行检验时，要注意观察是否存在损坏或磨损部件，并对它们进行及时维修。通常情况下，为确保集装箱适货，这两种检验方法一并使用。第四章集装箱系固优化措施4.1系固失效因素分析不管曾经还是近期发生的集装箱丢失落水事故，在系固方面都存在着不可推卸的责任。从系固方面分析，它们普遍存在下列问题和风险：集装箱绑扎件强度小于规范设定值，绑扎设备易受磨损；（2）甲板栏杆高度过低，绑扎松弛，活动部件未完全固定，集装箱间隙过大。当船舶航行于恶劣海况引起船舶急剧震动，导致箱堆不稳，系固设备受到的冲击负荷大于设定的安全工作负荷；（3）船舶顶部集装箱堆装层数过高，堆重远大于底部，以致于底部集装箱受到的横向扭变力与压力变大REF_Ref69808678\w\h[2]，造成系固失效；（4）对装运混合箱型的集装箱船里的标准箱与非标准箱之间的位置选配不当，导致集装箱层高不一、翻转压力过大，以致受风浪影响易使集装箱位置错开，发生坠海。为了避免和降低这些问题引发的风险，我们应对船舶使用的系固设施进行安全性评估，做好系固力校核。绑扎人员应熟悉船舶与集装箱之间各处绑扎位置，不用磨损程度大的系固设备，确保舱内舱面集装箱堆装重量和位置分布恰到好处，严格执行系固手册要求。4.2防止系固事故的操作要求通常情况下，船舶可以承受阵风40m/s、横摇22°以内和少量上浪的外部环境，加上系固索具的试验负荷为安全负荷的125%，一般不会轻易发生集装箱倒塌、坠落事故REF_Ref69893660\w\h[14]。但船舶在大洋航行时，面对的不确定因素总是太多了，为了降低内外因素对集装箱系固安全的威胁，关键要做好集装箱内部货物的系固、箱重控制和绑扎设备的监督检查。在货物装箱前，要根据货物的性质、特点选择合适的集装箱和系固方法，做好货物包装和箱内堆装、隔离与固定，充分利用箱内空间做到满载并铺垫适当的衬垫物料，保证绑扎系固的专业性。在控制和调整集装箱重量时，要严格遵守系固手册原则，使船舶集装箱的重量分布呈金字塔结构REF_Ref69893660\w\h[14]，允许下移，严禁上移，自下而上逐级递减。在调整集装箱重量过程中，要特别注意若上部重量减少，那么下部重量也一定要减少，减少多少要根据上部重量做出相应的调整，并且每层集装箱箱重都不能超过该层的最大堆垛重量。举个例子来说，如果船舶稳性太小、吃水太大，那么上部重量就少减些，下部重量也随之减少。而在绑扎强度方面，开航前要确保集装箱及其绑扎系统中的各部件处于完好状态，使其满足绑扎系统强度要求。同时，要定期检查船舶上的绑扎锁具以及在运输过程中易发生变形、腐蚀的集装箱框架、角件，确认扭锁、底锁的方向是否正确并锁牢，绑扎杆是否到位并拉紧，保证整个系固系统有效可靠。4.3系固的优化措施为了避免和减少集装箱坠海，人们不断优化系固方法，想法设法提高系固设备的安全性和有效性，不断寻求技术突破，例如：为保证舱面外侧集装箱安全，在船舶的两边舷侧设置固定导轨和活动式挡板构件，适当升高船舶横向结构舷侧两边的绑扎桥REF_Ref69889328\w\h[9];优化绑扎桥设计。采取减小立柱数量和横截面积，增大剪力墙根部肘板尺寸REF_Ref3540\w\h[23]和船舶横舱壁间距的措施，确保绑扎桥的强度和刚度满足船级社规范要求，来减小绑扎桥的结构重量，降低船舶空船重量，提高船舶载箱能力；增加船舶备用系固设备的数量，轮换使用系固锁具来提高设备的耐用性，并对含有缺陷或损坏的系固用具及时进行更换；研发新式扭锁来加强集装箱与船舶甲板以及集装箱之间的固定作用，如全自动扭锁、半自动扭锁的应用以及可远程控制扭锁系统REF_Ref12331\w\h[24]的建立，来提高货物安全性；采用导轨架的绑扎方式，适当焊接地令提高各系固点的载荷能力REF_Ref13601\w\h[25]，使用自挂支撑和自挂双锥避免工人下舱操作REF_Ref69895263\w\h[8]，进而提高装卸效率与绑扎效果，节约码头作业时间；利用支撑和连接件减小舱口中间锁处的型深，确保舱口盖风雨密以及舱口围板排水道干净；选用适合舱面集装箱的绑扎装置和系固方式，避免垂直系固，注意对角系固方式REF_Ref69894641\w\h[17]在不同情况的适用性。如为减小系固节点切力，对舱面上属于相同卸箱港的上下层集装箱采用从上一层箱的底角连接到甲板地令的对角系固方式；加强系固设备的定期检查和维护。对在航或抛锚以及在各个装卸港口完成装卸的船舶的集装箱扭锁和绑扎进行及时检查，核查扭锁、绑扎状态是否符合航行安全要求，并对绑扎疏松的集装箱进行加固；改善集装箱堆装、绑扎程序，优化系固强度评估软件和载荷、工况的计算方法，完善集装箱的检验制度和规范标准REF_Ref69808678\w\h[2]。第五章结论与展望5.1结论本文主要通过外部环境以及人为因素对集装箱船舶造成的安全性威胁，分析集装箱坠海事故的主要原因，从集装箱配载与系固方面简要阐述船舶为避免或降低集装箱发生货损或坠落应采取的相应措施：一是做好箱前检查，确保集装箱适货性及各部件符合强度要求；二要遵循集装箱配载原则，注意舱面集装箱重量限制，进行合理积载；三是结合船舶特点，按照《系固手册》优化集装箱系固。5.2展望然而，保证船舶集装箱安全仅仅从配载和系固方面考虑是仍然不够的，还应从集装箱的建造设计和监测系统软件开发方面入手。比如对集装箱进行改良，研发一种可以提高其强度和密封性以及坠海后浮力的新型材料，在箱内安装定位识别监控系统，以致于集装箱意外坠海后，落水集装箱仍能保持完好无损的状态，船舶能够及时对坠海集装箱进行定位、搜寻和打捞，最大限度的降低经济损失。参考文献吴彬.浅谈集装箱船安全系固新要求[J].船舶,2016,27(03):90-95.徐勇.集装箱系固技术与发展建议[J].上海造船,2007(02):31-33.沈波.大型集装箱船舶在恶劣海况中航行的风险和对策[J].航海技术,2010(03):2-4.胡巍.大风浪中船舶防范集装箱坠海的对策与措施[J].中国远洋海运,2020(09):68-70.胡月祥.大型集装箱船舶在大风浪中坠箱原因分析[J].航海技术,2006(06):23-24.陈育革.集装箱船舶配载中的几个问题[J].航海技术,2011(05):30-32.杨绘生.充分利用集装箱船舶装载能力的操作探讨[J].航海技术,2002(01):20-22.王丹,朱守冬.大型敞口集装箱船系固优化[J].中国航海,2020,43(03):47-51.杜刚,邱文昌.舱面集装箱移位、倒塌和坠海事故对策[J].集装箱化,2007(08):16-19.张德高.提高和改善大型集装箱船舶装载能力的探讨[J].中国航海,2001(02):71-76.I.D.Wilson,P.A.Roach.PrinciplesofCombinatorialOptimizationAppliedtoContainer-ShipStowagePlanning[J].Jour