内河集装箱船安全装载方法研究

    曾毅++严刚++胡学明

    摘 要：根据当前集装箱船安全装载操作现状，从集装箱船的安全装载主要涉及到的集装箱船自身的安全、集装箱及箱内货物的安全、集装箱系固设备的负荷安全以及操作人员和船员的安全四个方面，结合集装箱装载手册、集装箱系固手册以及集装箱配载和稳性衡准程序的操作使用，探索集装箱安全装载的方法，以指导当前内河集装箱船的装载操作。

    关键词：集装箱 船舶检验 安全装载

    当前，内河集装箱船的集装箱配载通常按照配载人员的经验来设计配载方案。而这种方案设计通常仅根据船舶浮态及稳性计算书的基本工况进行粗略估计，因此无法准确的判断实际配载是否满足稳性计算要求。同时由于各种箱型在实际配载时，实际装载情况并不是完全与装载手册及系固手册相一致，而现场人员也不可能对实船的总体强度、局部强度、绑扎强度等进行校核，所以在内河集装箱船实际配载时，通常缺乏有效的指导。下面根据当前内河集装箱船运输和调度的实际情况，结合以下集装箱船安全装载主要要素对安全装载方法进行探讨。

    集装箱船安全装载的主要要素

    1、集装箱船的自身安全

    1.1集装箱船的浮态

    由于在集装箱装卸过程中，应避免船舶出现明显的横倾和过大的纵倾，减小待装卸箱位四周的纵横舱壁、抗扭箱及集装箱对装载集装箱定位的影响。因此集装箱船在装卸过程中应考虑船舶的浮态，根据实际装载情况，制定合理的箱位装卸原则并指导实际装卸顺序。通常根据船舶的实际重量重心、货物的重量重心位置以及在船其他物品的重量重心位置，核算出该船的装载浮态。

    1.2船舶的稳性

    集装箱船的稳性主要考虑初稳性高度、最大复原力臂、风压力臂、水流倾侧力臂及回航倾侧力臂的影响。采用内河船舶静水力及稳性衡准系统（VIMS4.2）计算出各种典型工况及各吃水情况的许用重心高度，在实际装载时，以装载后的重心高度不超过许用重心高度为准进行装载（为安全起见，许用重心高度曲线计及自由液面的修正），以此判断船舶稳性是否满足要求。

    1.3船舶的强度

    船舶的强度主要包括总纵强度、屈曲强度、扭转强度及局部强度。船舶结构强度计算主要根据等直梁理论进行计算或有限元法进行建模计算。根据空船及集装箱装载的重量分布情况，计算得到各种工况的全船重量分布矩形图，因此根据各工况的重量分布情况，与对应的典型的装载工况或危险装载工况进行对比，以重量分布的峰值不超过参考工况，判定该装载工况的总纵强度及屈曲强度满足规范要求。

    2、集装箱及箱内货物的安全

    2.1集装箱的许用负荷

    集装箱的受力，包括端部横向扭变力、箱底角最大拉力、箱底角最大压力、箱底角横向剪力、绑扎装置拉力和拉力水平分量。根据《内河船舶建造规范》（2009）要求，可以对以上需要校核的受力情况进行计算分析，当集装箱装船时的计算参数在规范允许范围之内，则该集装箱许用负荷满足规范要求。

    2.2集装箱的积载与隔离

    集装箱装运的货品不同，其装载的要求也不相同，对于危货集装箱，应参照《集装箱系固手册》附录之危货集装箱隔离要求表的要求进行隔离。

    2.3特种箱的积载

    超高、超宽及超长集装箱，一般应在内层或上层积载，以方便其他标准集装箱的装载与系固。冷藏集装箱积载位置应具备适当的电源插座，以保证运输过程中的供电和温度控制；禁止将冷藏集装箱与损坏和破损的电源插座连接；每4 个小时巡查集装箱的工作状态，并记录箱内温度。

    3、系固设备的安全

    集装箱船系固设备分为固定式系固设备和便携式系固设备，其中包括各种船用紧固件、绑扎件和支撑件等。在装载和运输过程中，应保证系固受力不大于许用负荷，以确保系固设备不受破坏和集装箱装载的安全。

    3.1航行中对系固设备检查

    装箱前，应进行系固设备的检查。航行过程中，每4个小时进行一次巡回检查，确保系固布置的完整，重点关注绑扎件（如钢丝绳等）的松动。遭遇恶劣海况前，还应进行彻底检查，确认舱口以上的扭锁是否锁紧，绑扎件是否具有核实的预紧力，如有必要，应重新系固或增加额外绑扎；恶劣海况过后，再次检查加固。

    3.2系固设备的维护与更新

    航次接受后，应参照《集装箱系固手册》进行系固设备的检查维护。检查系固设备是否有损坏而影响正常使用；有损坏而不能正常使用的便携式设备应报废更新；有损坏而不能正常使用的固定式设备应及时修理或更新，否则应打上醒目的警示标记，以免误用；更新设备时，检查确认新上船的系固设备是否具有认可的证书、原设备的功能及强度不能低于原设备。对于带有锁紧方向的扭锁等设备，还应确认锁紧方向是否与原设备相同。

    4、人员安全

    对于新上船人员，船长应组织相关的培训，确保其掌握本手册的内容，并能按《集装箱装载手册》和《集装箱系固手册》要求完成集装箱的积载和绑扎系固工作。在装卸作业及航行过程中，相关人员应佩戴必要的劳动保护用具，协调船员及岸基操作人员按照操作规程进行装卸。

    集装箱船安全装载实例

    1、航次集装箱船基本情况

    航次装运集装箱基本情况如下：全船共装运20英尺集装箱30标准箱（危险品集装箱10个在长沙装运，7个在岳阳装运），40英尺集装箱49标准箱（其中危险品33个，占66箱位），共占箱位128个。该船可以装运危险品的箱位96个，该船实际装运危险品集装箱需要83个）。

    2、制定装卸原则及装卸方案

    2.1装卸原则

    装卸原则如下：①参照本集装箱装载手册及系固手册所述；②尽量使得除指定卸货港口外集装箱不需进行额外的倒箱；③尽量避免左右舷和前后不均匀积载；④重箱不能置于轻箱之上，堆码高度不应超过允许值，必要时进行倒箱；⑤混装20ft 和40ft 等不同长度的集装箱时，大箱应置于小箱之上；⑥当载运的总箱数较少时，先考虑减少堆码层数，再考虑减少外侧的集装箱，避免出现孤立的集装箱堆垛，特别是在船舷，如果可能，均匀分配集装箱。

    2.2制定的装卸方案

    由于40英尺集装箱33个，只能布置于船中的32个位置。20英尺集装箱不得布置于40英尺集装箱之上，而在岳阳尚有7个20英尺集装箱装船，故需要预留部分空余箱位以供选择。

    为避免倒箱，应将在上海外高桥外三、外四、外五泊位卸箱的布置于第一层。依据此原则及方案，初步制定了装卸方案如下（说明：为方便计算，在该装载方案中，将40ft集装箱等效为2个20ft集装箱）：

    2.3装载状况的船舶浮态及稳性判定

    根据该船在长沙出港时的各项重量情况，进行了汇总，结合编制的《集装箱装载手册》、《集装箱系固手册》及集装箱配载和稳性衡准程序，进行计算，计算结果见表5。

    根据以上表格可以看出，该船在这种计算状况下，船舶的重心位置在浮心之后1.64m，船舶处于尾倾状态；船舶的重心横向坐标为0.009m，船舶初始横倾角在允许范围之内；全船重心位置垂向坐标为3.995m，小于该状态的许用重心高度7.408m（已经自由液面修正），船舶的浮态为尾倾，船舶出港状态稳性满足规范要求。

    2.4船舶的强度要求

    根据表1—表4，汇总计算，并与装载手册的7种典型工况进行对比，集装箱各堆垛的重量以及相邻堆垛重量之差均小于核算工况，故该状态下，船舶集装箱装载部位的局部强度满足要求。同时，船舶计算工况吃水没有超过设计吃水，因此总纵强度在该吃水状况下满足规范要求。在装载手册编制中，船舶的屈曲强度、扭转强度时以7种典型工况下得的重量分布情况各工况的弯矩及剪力最大值形成的包络图进行衡准，故该状态下得屈曲强度及扭转强度满足规范要求。

    综上所述，该计算状况下，船舶尾倾，船舶稳性、强度满足规范要求，集装箱船安全可以满足要求。

    2.5集装箱及箱内货物的安全

    满载出港状态，危险品集装箱的装箱位置按照该船系固手册中危险品货物隔离级别表以及危货集装箱隔离要求表进行积载与隔离。集装箱各堆垛的重量以及各层集装箱的重量均小于计算工况5中的值，船舶在出港时，各集装箱的受力均小于计算值，集装箱及箱内货物安全可以满足规范要求。

    2.6系固设备的安全

    根据上述分析，集装箱各堆垛的重量以及各层集装箱的重量均小于计算工况5中的值，船舶出港时系固参照计算工况5进行系固，由于部分堆垛的层数低于4层，系固时的夹角比较大，镀锌钢丝绳的受力值相对计算值要小，系固设备相对安全。

    同样的方法进行分析，将在岳阳港进行装箱的集装箱按照积载与隔离的要求，按照装箱规则进行装箱，衡准以上各个方面的因素。船舶在岳阳装箱后也可安全出港。

    综上所述，该集装箱船分别在长沙及岳阳装箱后，集装箱船自身的安全、集装箱及箱内货物的安全、集装箱绑扎装置的负荷在许用范围之内，在人员正确操作装箱作业，船员谨慎驾驶的情况下，船舶的航行安全是有保障的，船舶到达目的港后可以不进行倒箱就可以完成所有集装箱的卸载。该装载方案和装载计划具有可行性。

    参考文献：

    [1]中国船级社.钢质内河船舶建造规范[S].北京：人民交通出版社，2009

    [2]中国海事局.内河船舶法定检验技术规则（2011）[S]. 北京：人民交通出版社，2011

    [3]朱军，舰船静力学[M]，长沙：国防科技大学出版社，2002

    （第一作者单位：安徽省皖江船舶检验局）