第6章_船舶货物的配积载

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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。
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3.船舶配积载的基本要求
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。
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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。
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M R 9.81 GZ (kN m)
9.81 GM sin
当横倾角较小时,sin ,
故式(5 2)可写成:
M R 9.81 GM
式中:MR—复原力矩(kN·m);
△—排水量(t);
(6 2)
θ—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)。
式计算:
xg
Pi xi (m)
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
(9.81kN·m)。
因此,吃水差为:
t Pi xi xb (m)
100 MTC
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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δdF与δdA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:
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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。
△ F G
0
图6-3 船舶的小角度倾斜
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船舶小角度倾斜的特征: ①倾斜前后排水量不变,即V1=V2。 ②倾斜轴通过初始水线面面积中心,即漂心F。 ③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:
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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。
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(2)初稳性高度的计算 初稳性高度的计算公式:
GM=KM-KG KM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。
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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
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船舶纵向复原力矩MRL 可按下式计算: M RL lL G1M L tg (9.81kN m) (6 4)
式中:△—排水量(t);
Mt
B0M L
t Lbp
(9.81kN m)
(6 6)
由此式可知,排水量一定时,纵倾力矩与吃水差成 正比。
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在上式中,令吃水差 t 1(,m) 则计算所得
100
的纵倾力矩称为厘米纵倾力矩,用MTC 表示,即:
MTC B0M L (9.81kN m / cm) 100 Lbp
(6 7)
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
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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。
(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。
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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。
L0
a
b
c
图6-2 船舶的三种平衡状态
①稳定平衡状态(图6-2a)。重心在稳心之下,稳
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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。
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②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。 ③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。
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P 100t MTC (t) x
P 100t MTC (t)
x
式中:δt― 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。
MRL—纵向初稳性高度(m);
—船舶横倾角度数。
在小倾角条件下, tg 。同t 时注意到纵倾力矩与纵向复
Lbp
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:
Mt
G1M L
t Lbp
(9.81kN m)
(6 5)
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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:
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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。
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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。
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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:
t Mt (m) 100MTC
(6 8)
30
·
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。
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②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。
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(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。
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(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:
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P 100t MTC
xp xf
(t)
式中:xp―计划注、排压载水水舱的舱容中心距中距
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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。
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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
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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= dF–dA。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。
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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-0.3m~-0.5m,半载时为-0.6m~0.8m,空载时为-0.9 m~-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。
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KG L KGL Pi Kgi L Pi
(6 3)
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)。
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3.船舶初稳性的调整 (1)船舶初稳性高度调整 ①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。
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图6-5
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由于
lL xg xb
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:
t lL (xg xb ) (m) 100 MTC 100 MTC
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根据力矩合成原理,重心距船中的距离Xg可按下
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(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)。
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稳性力矩MR的计算公式:
M R 9.81 GZ (kN m)
式中:△—船舶的排水量(t); GZ—复原力臂(m)。
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dF
dm d F
dm
Lbp 2
Xf
Lbp
t
dm
t 2
X f t Lbp
(m)
dA
dm d A
dm
Lbp 2
Xf
Lbp
t
dm
t 2
X f t Lbp
(m)
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。
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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δt, 按下式求取需移动的货载重量P:
(6 1)
W0

G
0
L
0
B
0
图6-1 船舶的稳性力矩
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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。
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W0 W1
W0
W0

L1
W1

G0
L1
W1
G0

L1
G0
B0
L0
B0
B0
L0
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