淺談貨物裝載

1、淺談貨物裝載一、船舶的載貨能力1、 船舶的載貨能力船舶的載貨能力是指船舶在實(shí)際航次中所能載運(yùn)貨物的重量和體積的最大限度，或是運(yùn)送特殊貨物的可能條件和數(shù)量限額。其包括載貨重量能力和載貨容量能力。載貨重量能力是指船舶在實(shí)際航次中所能載運(yùn)貨物重量的最大限度，用凈載重量表示。載貨容積能力是指船舶所能容納貨物體積的最大限度。對(duì)于通常載于艙內(nèi)的貨物，載貨容積能力可用貨艙總?cè)莘e表示。2、計(jì)算船舶載貨能力的目的船公司在替所屬船舶計(jì)劃裝載貨量時(shí)，會(huì)先根據(jù)經(jīng)驗(yàn)值估算該船舶的載貨能力，然后以裝貨清單的方式送交船上大副。船上大副再依據(jù)船上實(shí)際燃油存量、使用壓艙水、淡水及不知名重量(Constant)等情況，仔細(xì)核算確

2、認(rèn)船舶該航次的載貨能力。3、航次載貨能力之計(jì)算為使船舶載貨容積與載貨重量能夠充分利用，大副從該船之載貨容積圖(Capacity plan)與載重尺標(biāo)(Dead weight Scale)查得出所裝貨物之裝載因數(shù)及船舶之載重噸位和載貨容積。一、 貨物積載因數(shù) (Cargo StowageFactor)某一貨物之積載因數(shù)，即一噸重量之該貨物，當(dāng)其裝入船艙(貨柜)后，該貨物本身所需之立方容積，及貨物與貨物間以及貨物與船體之間隙，及墊艙所占容積等，都包括在貨物積載因素內(nèi)。二、 裝載貨物重量 (Cargo Deadweight)1.船舶裝載貨物能力是以該船之載重噸位來(lái)決定。載重噸位分總載重噸位和凈載重噸

3、位;總載重噸位包括載貨重量、人員及行李、糧食、壓艙水、淡水、燃油、潤(rùn)滑油、鍋爐水、備品和供應(yīng)品等重量。即滿載吃水時(shí)與空船吃水時(shí)排水量之差。凈載重噸位即載貨重量。當(dāng)船舶裝載貨柜時(shí)，如每個(gè)貨柜的平均重量較大，則貨柜的最大裝載數(shù)量雖未到，而可能船舶的載重量或吃水已經(jīng)滿了;反之，如每個(gè)貨柜的平均重量較小，即使貨柜的最大裝載數(shù)量已達(dá)到，而貨柜船的載重量或吃水還有多余。2.船舶總載重量的確定當(dāng)船舶的吃水不受水深限制時(shí)，總載重量根據(jù)該航次所應(yīng)使用的貨載重線來(lái)計(jì)算;當(dāng)船舶的吃水受水深限制時(shí)，總載重量則根據(jù)可使用的最大裝載平均吃水來(lái)計(jì)算。三、裝載貨物容積船舶上為裝載貨物所設(shè)置之場(chǎng)所稱為裝貨空間，每艘船之船舶標(biāo)示

4、(Ship's Particulars)及容積圖(Capacity Plan)，均有詳細(xì)記載。第二節(jié) 貨物積載時(shí)貨重分配之重要性在裝載貨物時(shí)，貨物重量不得超過(guò)甲板所能負(fù)荷之最大承受力，并應(yīng)配合船體之應(yīng)力結(jié)構(gòu)，作合理且安全的配艙裝載。1、貨重的縱向分配縱向重量的分配影響船舶之俯仰差、舯拱及舯垂之彎曲應(yīng)力；因此宜避免船貨集中在舯前部造成吃水艏俯航行，因在惡劣天候時(shí)，海浪較易沖擊前甲板而使船、貨易受損傷，或影響車(chē)葉效率及航速。當(dāng)船貨集中在船只前后時(shí)會(huì)使船舶產(chǎn)生舯拱現(xiàn)象；而船貨重量集中在船只的中部時(shí)會(huì)使船舶產(chǎn)生舯垂現(xiàn)象；船只在過(guò)度的舯垂或舯拱航行時(shí)，尤其是在惡劣天候中航行，易破壞船體強(qiáng)度；小者

5、延誤船期，大者導(dǎo)致貨損或船損。船之裝載最好能縱浮平或艉俯。2、貨重的橫向分配貨物裝船應(yīng)平衡配置在船中線的左右舷，將重貨安排在船中線上，盡量讓船舶左右兩邊貨重配置平衡。船之橫搖(Rolling)會(huì)受橫向重量集中之影響，重量愈靠近船中線橫搖愈速，搖擺周期愈短；重量向右左兩舷集中，橫搖則緩搖擺周期變長(zhǎng)。在安全范圍內(nèi)可配置重貨在船的左右兩舷側(cè)，使橫搖減緩。3、貨重的垂直分配船舶裝載時(shí)，貨重垂直配置在大艙內(nèi)或甲板上，會(huì)影響船舶穩(wěn)度；若重貨安排在甲板過(guò)多會(huì)使船舶穩(wěn)度?。蝗糌浳镏亓刻性诖笈摃?huì)穩(wěn)度過(guò)大。穩(wěn)度過(guò)小船的復(fù)原力小有安全顧慮，穩(wěn)度過(guò)大在海況惡劣時(shí)，船體橫搖幅度大易使船體損傷、貨物位移導(dǎo)致貨損使船公

6、司增加額外費(fèi)用去善后處理。不適當(dāng)?shù)呢浳锱漭d也會(huì)導(dǎo)致壓艙水不良運(yùn)用。因此，船邊運(yùn)務(wù)人員及船上的船長(zhǎng)、大副應(yīng)妥善配置貨載重量。4、 船舶的穩(wěn)性船舶航行于海上，遇到壞天氣船體常會(huì)受到強(qiáng)風(fēng)大浪的拍打撞擊，使船體產(chǎn)生橫傾和橫搖等運(yùn)動(dòng)。船體左右橫傾和橫搖的幅度超過(guò)一定的限度，極可能使船體發(fā)生傾覆。所以，為著航行安全，船舶必須具有一定程度的抵抗風(fēng)浪等外力作用于船體的性能，亦即船舶必須具有適當(dāng)?shù)摹⒆銐虻姆€(wěn)性(Stability)。1、船舶的穩(wěn)性船舶穩(wěn)性(Stability)是指船舶具有抵抗外力矩而不使船體傾覆的性能，當(dāng)外力矩消失后，船體有能夠回復(fù)到原平衡位置的能力。船舶穩(wěn)性，可依船體所受外力矩的大小、方向和性

7、質(zhì)等因素，作如下分類:1. 橫穩(wěn)性(Transverse Stability)和縱穩(wěn)性(Longitudinal stabili ty)船舶穩(wěn)性按照傾斜的方向，可分為橫穩(wěn)性與縱穩(wěn)性。橫穩(wěn)性是指船體在橫傾力矩作用下發(fā)生橫傾(即繞通過(guò)漂心的縱坐標(biāo)軸的轉(zhuǎn)動(dòng))后產(chǎn)生的穩(wěn)性。縱穩(wěn)性是指船體在縱傾力矩作用下發(fā)生縱傾(即繞通過(guò)漂心的橫傾軸的轉(zhuǎn)動(dòng))后產(chǎn)生的穩(wěn)性。一般貨船，因縱向長(zhǎng)度遠(yuǎn)大于橫向長(zhǎng)度，船體的縱穩(wěn)性是足夠的。2. 初穩(wěn)性(Initial Stability)和大傾角穩(wěn)性(Stability at Large angles)在橫穩(wěn)性情況中，由于在不同的橫傾角范圍內(nèi)，復(fù)原力矩隨橫傾角的變化而不同，按照橫

8、傾角度的大小，橫穩(wěn)性可分為初穩(wěn)性和大傾角穩(wěn)性。初穩(wěn)性是指橫傾角小于10度到15度，且上甲板邊緣未入水前所具有的穩(wěn)性。大傾角穩(wěn)性是指橫傾角大于10度到15度，或上甲板邊緣開(kāi)始入水后所具有的穩(wěn)性。3. 靜穩(wěn)性(Statical stability) 和動(dòng)穩(wěn)性(Dynamical stability)作用于船體的傾側(cè)力矩，分成靜態(tài)傾側(cè)力矩和動(dòng)態(tài)傾側(cè)力矩兩種。前者緩慢地作用于船體，所以發(fā)生橫傾的角速度和角加速度較?。缓笳呤莿?dòng)態(tài)傾側(cè)力矩突然作用于船體，使其發(fā)生橫傾頓的角速度和角加速度十分明顯。船體在靜態(tài)傾側(cè)力矩作用下所表現(xiàn)的穩(wěn)性，稱為靜穩(wěn)性；在動(dòng)態(tài)傾側(cè)力矩作用下所表現(xiàn)的穩(wěn)性，稱為動(dòng)穩(wěn)性。4. 完整穩(wěn)性

9、(Intact StabiHty) 和破艙穩(wěn)性 (Damaged stability)船體船殼完整情況下的穩(wěn)性，稱為完整穩(wěn)性；船體船殼破損致船艙進(jìn)水時(shí)的穩(wěn)性，稱為破艙穩(wěn)性，或稱破損穩(wěn)性。二、船體平衡狀況船體漂浮于水中會(huì)受兩種合力作用，一種為通過(guò)其浮力中心向上作用之浮力，另一種為通過(guò)其重心向下作用重力，如該船是在平衡狀態(tài)，則兩者必大小相等，且作用方向相反在一垂直線上。漂浮于水中的船體處于何種平衡狀態(tài)，決定于船體傾斜前后，浮力作用線的交點(diǎn)，即穩(wěn)心點(diǎn)M與船體重心點(diǎn)Go之間的相互位置。其平衡狀態(tài)可分為下列三種1、穩(wěn)定平衡狀態(tài)(Stable Equilibrium)船體正浮(Upright Positi

10、on)時(shí)，處于平衡狀態(tài)，其穩(wěn)心點(diǎn)M(船體傾斜前后其浮力作用線的交點(diǎn))位于船體重心點(diǎn)Go的上方。此時(shí)GM>0。船體處于穩(wěn)定平衡狀態(tài)時(shí)，當(dāng)受到外力矩作用會(huì)發(fā)生傾側(cè)，但在外矩消失后，在正的復(fù)原力矩作用下，船體會(huì)自動(dòng)回到原來(lái)的平衡位置。2、不穩(wěn)定平衡狀態(tài)船體正浮時(shí)處于平衡狀態(tài)，其穩(wěn)心點(diǎn)M位于重心點(diǎn)Go的下方。此時(shí) GM<0。船體處于不穩(wěn)定平衡狀態(tài)時(shí)，即使受到較小外力矩作用也會(huì)稍微離開(kāi)平衡位置，縱然外力矩很快消失，船體仍會(huì)在負(fù)的復(fù)原力矩作用下，在一定范圍內(nèi)繼續(xù)傾側(cè)，極有可能導(dǎo)致船體發(fā)生傾覆。3、隨遇平衡狀態(tài)船體正浮時(shí)處于平衡狀態(tài)，其穩(wěn)心點(diǎn)M與重心點(diǎn)Go重合。此時(shí) GM=O。船體處于隨遇平衡狀

11、態(tài)時(shí)，當(dāng)受到外力矩作用會(huì)發(fā)生傾側(cè)，即使外力矩消失后，船體因復(fù)原力矩為零，所以不可能回到正浮位置;船體若較長(zhǎng)時(shí)間受到外力矩作用，其橫傾角將在一定范圍內(nèi)不斷增大，最后極有可能導(dǎo)致船體傾覆。綜上而言，船長(zhǎng)為確保船舶的航行安全，尤其是在惡劣天候、驚濤駭浪的大海上航行，船長(zhǎng)一定要使船舶有足夠的抵御風(fēng)浪的性能，即船舶需要有足夠的、適當(dāng)?shù)姆€(wěn)性。三、初穩(wěn)性初穩(wěn)性是船體在小傾角橫傾時(shí)，穩(wěn)性的特性及變化。1. 船體正浮，水線附近的舷側(cè)垂直于水面時(shí)，船體的小傾角橫傾有兩個(gè)特點(diǎn):(1) 橫傾前后兩水線面的交線通過(guò)正浮時(shí)的漂心 F。(2) 橫傾前后浮力作用線的交點(diǎn)，即橫穩(wěn)心點(diǎn) M 位置不變。浮心B 隨橫傾角左右變化，其

12、移動(dòng)的軌跡是以橫穩(wěn)心 M 為圓心，浮心 B 至橫穩(wěn)心 M 之間的距離BM為圓弧半徑，稱為橫穩(wěn)心半徑。如圖所示。船舶初穩(wěn)性圖船體小傾角橫傾時(shí)，可以用幾何方法建立初穩(wěn)性時(shí)復(fù)原力矩與橫傾角之間的關(guān)系。如圖所示，船體傾斜后由于重力和浮力已不在一直線上而形成一個(gè)復(fù)原力矩(Moment) MR 。因此，當(dāng)排水量和橫傾角一定時(shí)，初穩(wěn)性高度 GoM 與復(fù)原力矩成正比。初穩(wěn)性高度的大小決定著船體在小傾角橫傾后所受的復(fù)原力矩的大??；故船體的初穩(wěn)性可用初穩(wěn)性高度GoM表示。3.初穩(wěn)性高度受自由液面效應(yīng)的影響船在海上航行需要載著燃油、淡水、壓載水等液體。由于液體有流動(dòng)特性，液體艙內(nèi)若未全部裝滿，當(dāng)船體搖動(dòng)會(huì)產(chǎn)生自由流

13、動(dòng)現(xiàn)象，即自由液面效應(yīng)，會(huì)降低船的初穩(wěn)性高度，所以初穩(wěn)性高度須經(jīng)自由液面修正。船舶在航行過(guò)程中，對(duì)于壓水艙，（該滿的要滿，該空的要空），使自由液面對(duì)船舶穩(wěn)性的影響減少；同時(shí)，燃油艙、淡水艙應(yīng)注意左右舷均衡使用，俾保持船體左右平衡，無(wú)初始橫傾角。四、大傾角靜穩(wěn)性船在海上航行時(shí)，在冬季時(shí)常會(huì)遇到惡劣天氣遭到強(qiáng)風(fēng)巨浪吹襲，船體會(huì)發(fā)生大幅度的橫搖，輕則左右舷擺幅超過(guò)10度到15度(初穩(wěn)性范疇)，嚴(yán)重時(shí)甚至能橫搖到干舷甲板邊緣浸入水中。因此，在海上航行的船舶，必須具有初穩(wěn)性及大傾角穩(wěn)性的性能。1.大傾角靜穩(wěn)性的表示船體發(fā)生大傾角橫傾或干舷甲板入水后，由于船體的出水體積V1 和入水體積 V2 因船體設(shè)計(jì)的

14、形狀而不均衡，如圖 1-4 所示，使船體初穩(wěn)性的兩個(gè)特點(diǎn)不相符合。穩(wěn)心點(diǎn) M和穩(wěn)心半徑 BM 不是固定值，因此，船體的大傾角穩(wěn)性不能用初穩(wěn)性高度GM 表示。另方面，船體橫傾后仍具有重力和浮力構(gòu)成的復(fù)原力矩。GAZA : 假定重心高度的靜穩(wěn)性力臂(m)，以船舶排水量由該船圖穩(wěn)性橫交曲線上，查得不同橫傾角的對(duì)應(yīng)值。KGo : 船舶重心高度(須自由液面修正)(m)。KGA : 假定重心高度 (m)。假定重心點(diǎn)法，船體大傾角橫傾圖2. 靜穩(wěn)性曲線船舶裝載情況一定時(shí)，復(fù)原力矩MR 和復(fù)原力臂 GoZ 都是船橫傾斜角的函數(shù)，由此函數(shù)形成的曲線，即是靜穩(wěn)性曲線，如圖 1-53 所示。縱坐標(biāo)為復(fù)原力矩 MR，

15、即是靜穩(wěn)性力矩曲線；縱坐標(biāo)GZ為復(fù)原力臂，即是靜穩(wěn)性力臂曲線。靜穩(wěn)性曲線的圖示利用圖所示的靜穩(wěn)性力矩(力臂)曲線，可以由復(fù)原力矩 (力臂)隨船體橫傾斜角的變化，得知其在船舶穩(wěn)性上的重要資訊。(1) 最大復(fù)原力矩( 臂) MRma x(GZmax)靜穩(wěn)性力矩曲線和靜穩(wěn)性力臂曲線的最高點(diǎn)，對(duì)應(yīng)的縱坐標(biāo)，是最大復(fù)原力矩 MRmax 和最大復(fù)原力臂 GZmax 。(2) 極限靜傾角smax最大復(fù)原力矩 MRmax 或最大復(fù)原力GZmax，對(duì)應(yīng)的橫傾角即是極限靜傾角，即船體可能出現(xiàn)的最大靜態(tài)穩(wěn)定平衡角。(3) 穩(wěn)性消失角 V靜穩(wěn)性力矩曲線與橫坐標(biāo)軸右側(cè)交點(diǎn)對(duì)應(yīng)的橫傾角，是穩(wěn)性消失角，一旦船體橫傾角超出V

16、時(shí)，船體復(fù)原力矩將由正值變成負(fù)值；復(fù)原力矩取正值的橫傾角范圍是穩(wěn)性范圍。(4) 甲板浸水角 im船體左右橫傾頃斜到甲板邊緣將開(kāi)始入水，此時(shí)船體的橫傾角即是甲板浸水角。從甲板浸水角開(kāi)始，水線面以下船體的形狀發(fā)生變化，導(dǎo)致復(fù)原力矩增大的趨勢(shì)減緩。如圖所示，甲板浸水角im 。五、 動(dòng)穩(wěn)性船在海上航行時(shí)，在冬季時(shí)常會(huì)遇到惡劣天氣或在夏季、秋季時(shí)碰到臺(tái)風(fēng)，遭到強(qiáng)風(fēng)巨浪吹襲，船體會(huì)發(fā)生大幅度的左右橫搖，這是由于船體橫傾角的增加相對(duì)緩慢，以致復(fù)原力矩不能及時(shí)平衡于橫傾力矩，于是船體橫傾的角速度和角加速度增大增快；此即動(dòng)穩(wěn)性狀況下的動(dòng)態(tài)橫傾力矩作用。船體受動(dòng)態(tài)力矩作用橫傾時(shí)的運(yùn)動(dòng)過(guò)程解說(shuō)船體突然受到動(dòng)態(tài)橫傾力

17、矩 Mh的作用而開(kāi)始橫傾。圖(左)，在橫傾的初期，由于Mh 大于復(fù)原力矩 M，因此，合力矩 Mh - MR 與傾斜方向相同，所以船體在外力矩作用下加速傾斜；當(dāng)橫傾斜角達(dá)到靜傾角s，復(fù)原力矩與橫傾力矩抵消，合外力矩等于零，此時(shí)船體在s 處達(dá)到最大的動(dòng)能。然因慣性作用船體會(huì)繼續(xù)傾斜，當(dāng)橫傾角超過(guò)s 后，橫傾力矩小于復(fù)原力矩，合力矩 Mh-MR 與傾斜方向反向，船體減速傾斜；直到船體橫傾至橫傾角d，橫傾角達(dá)到最大，此時(shí)船體在S 位置所具有的動(dòng)能已被反向合力矩所作的功抵消。然后，船體在反向合力矩的作用下開(kāi)始回復(fù)減少傾斜，一直越過(guò)s角回復(fù)到合外力矩與傾斜方向相同的區(qū)間；然后展開(kāi)下一輪的運(yùn)動(dòng)。假定外力矩作

18、用于船體的大小和方向近于不變，則船體因受水和空氣阻力及復(fù)原力矩的作用，船體通過(guò)s點(diǎn)后的動(dòng)能會(huì)逐漸減小，經(jīng)幾次搖擺后，船體最終會(huì)靜止于s 處，如圖(右)，這現(xiàn)象就是冬季時(shí)船出菲律賓的呂宋島朝北往臺(tái)灣的鵝鑾鼻航行，船體受到東北季風(fēng) 7-8 級(jí)吹襲時(shí)，船體會(huì)左傾的原因。此時(shí)若 GM足夠，可調(diào)整壓艙水及燃油使用以平衡船體；否則退而求其次，該滿的水艙及油艙一定要滿，防止 GM 流失，嚴(yán)重時(shí)產(chǎn)生傾覆危險(xiǎn)。六、穩(wěn)性調(diào)整船舶在海上航行，一定要有足夠的穩(wěn)性，才能確保船舶、貨物及人員的安全。所以在作船舶預(yù)定裝載計(jì)劃或在碼頭實(shí)際裝載時(shí)，若發(fā)現(xiàn)穩(wěn)性不足，就必須進(jìn)行調(diào)整，使船舶穩(wěn)性符合標(biāo)準(zhǔn)。1.調(diào)整初穩(wěn)性高度在計(jì)算出本航次的初穩(wěn)性高度時(shí)，如欲增加或減少初穩(wěn)性高度，通常有兩種方法，以配合船舶各種不同的裝載情況。(1) 垂向移動(dòng)貨載如船舶預(yù)定裝載計(jì)劃或在碼頭實(shí)際裝載時(shí)，是滿載或水呎限制情況，不能再多裝任何貨