大型集装箱船大风浪航行分析

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大型集装箱船舶在大风浪中坠箱原因分析

大型集装箱船舶在大风浪中坠箱原因分析
坠箱 , 如何去 避免 坠箱 事故 。 又 船 舶在航 行 中经 常遇 到 风浪 和涌 浪 。风浪 的形 成 是 由空气 流动 直接造 成 的 , 当风到 达一定 强度 后 , 的 风
定的条件下就会对船舶 ,乃至船上的物体都会产生
破坏作用。 如果横摇与波浪周期接近一致 , 就会产生谐 摇 ,船舶摇 摆 幅度越 来越 大 ,以致 造成 船舶 急剧横 摇 ; 船上物体在没有其他材料固定下就会产生物体位移 , 而改变船舶稳性。 当稳性不能保持时 , 最终导致倾覆。
离越 远 , 浪在风 区内移动 越远 , 涌浪 越发 展 。大洋 中海 水 深度 越深 , 面 的风 浪 、 浪越 大 。印度洋 上 的西南 海 涌 季风经 连续几 个 月的劲 吹 , 一般情 况下 , 经度 6 。 在 0以
舶在波浪的袭击下 , 如果是横浪 , 船舶产生急剧大幅度
倾斜 ; 如果是顶头浪 , 船舶会产生纵摇 ; 当船首在浪尖 上时被高高抬起 , 随后重重下落的垂荡, 船底会被狠狠 拍击。 由于风浪强大的阻力 , 船首钢板受到一个强大的 正面力 , 速突然 急剧 下 降 , 船 并发 生震 动 。 船舶在大风浪 中发生这些现象都对船体产生破坏 作用 , 而且船舶上的物体一起参与运动。 如未经有效绑 扎 的物体发生移 动,船体因为刚性变化扭 动而使 固连 物体也变形等。 因此 , 船长必须想尽办法避免这些在大
这些 复杂 的 、 没有 规律 的船 舶在 风浪 中 的运动 , 在

时海区中最大风力为 9 , 级 风浪等级为狂浪 , 浪高大概 6 m, ~9 顶风、 顶浪 , 船舶航行速度受到严重影响。 因为 自己身在大型集装箱船舶 ,也一直担心 自己 的船舶在航行 中遇到大风浪而使集装箱遭遇坠海一样 的不测 , 所以 “ S 轮的坠箱事故使我陷入 了沉思 , C” 想 找出究竟是什么原因造成大型集装箱船舶在大风浪中

大型集装箱船大风浪时靠、离泊安全分析与探讨

大型集装箱船大风浪时靠、离泊安全分析与探讨
分力如表 1 。
定 强度时 ,实施靠 、离泊作业 会对大 型集 装箱 船
舶和码 头设 施的 安全产 生事故 隐患和 危 险。在 大 风浪气 象条 件下 ,风是 影响船 舶安全 靠 、离泊 的 最 重要 因素 。 风对船 舶产生 的风压力F 可分解 为纵 向分力F和横 向风 力F。纵 向风力F可通过大 船用
Ope a i n Co c r i g La g — ie n a n rSh p Durn r to n e n n r e S z d Co t i e i ig
Ga ea u h S a l nd Ro g e
D ie uWe i j
( n b Plt tt n Z ein N n b 3 5 4 ) Nig o i ai , hj g oS o a ig o 1 0 0

最直接 的 因素。 因为大 型集装箱 船受风 面积大 。
1 1风 的影 响 。宁波港 现有集 装 箱码头 大 多面 北 .
2 ・ 0
港 口科技 ・ 通信 与导航 而 建 ,北风 或偏 北风 时都为 吹拢风 。风 力达到 一 同样 可得 当0 6 。时,风动压 力角 a≈7 。 =0 9 该船 半载时D。1m S≈l 0 m、 y 0 m, 2 、x 0 S≈83 0 。 = 9 空载 时D29 、S≈2O 0 0 m,不 同装 m x 0 m、S≈72 0 = 载状态 、不 同风 向风速条 件下该轮 所受风 压横 向
车 加 以克服 ,而 横 向风 力F则 需通 过拖轮 、侧推 器 、锚 、车 、舵 等 的合 理使 用来加 以克 服 。下面 以大型 集装 箱船 “S O A轮满 载状 态 为 例 ,对 M CSL ”
舶靠、离泊的影响。并结合引航 实际,大型集装箱船靠泊、离泊时应注意的事项。 关键词 :港 口 引航 大型 集装箱船 大风 浪 靠、 离泊 安全 注 意事项

基于云模型的集装箱船大风浪航行安全评价

基于云模型的集装箱船大风浪航行安全评价

基于云模型的集装箱船大风浪航行安全评价近年来,全球气候异常,风浪频发,给海上交通带来了极大的风险和挑战。

集装箱船作为现代国际海运主力,其安全性一直备受关注。

为了减轻航行风险,必须对集装箱船在大风浪环境下的航行安全进行评价。

本文基于云模型,利用模型的随机性、模糊性、不确定性、多态性和可视化等特点,研究集装箱船大风浪航行安全评价方法,提高集装箱船的航行安全水平。

云模型是一种集随机性、模糊性、不确定性、多态性和可视化等特点于一体的综合性概率理论模型。

云模型将数学模型转化为模糊的、可视化的语言形式,使得模型能够更好地反映不确定性因素对评价结果的影响,具有比传统概率统计更为灵活、全面的特点。

因此,本文采用云模型建立集装箱船大风浪航行安全评价模型,具有一定的优势。

首先,采用云理论建立集装箱船大风浪航行安全评价指标体系,包括船舶自身结构安全、船舶操纵安全、船员安全、货物安全和环保安全五个方面,每个方面均设计4-5个评价指标,共计20个评价指标。

其指标体系具有较好的完整性、可靠性和操作性,能够较好地反映集装箱船大风浪航行安全状况。

其次,对于集装箱船在大风浪环境下的安全性评价,云模型理论将船舶运行数据离散化为概率云,精确表达了数据之间的模糊性、随机性等复杂性质,对多源信息融合、不确定性因素的综合评价提供了较好的解决方案。

本文将云模型应用于集装箱船大风浪航行安全评价中,通过概率云确定评价对象的每个因素在评价中属性的置信度分布,通过云微分运算确定综合评价结果。

最后,通过实例分析,本文将云模型应用于某集装箱船在南海航行的安全评价中。

首先,根据评价指标体系对搜集到的大量数据分别进行统计分析,并用云模型中的概率分布函数,确定各指标在评价中的置信度分布。

然后,用云权重平均法计算出各指标权重。

最后,将各评价指标的贡献值相加,得到该集装箱船在大风浪航行环境下的安全系数。

实例结果表明,云模型评价结果更可靠、更详实、具有较好的解释性和预测性。

大风浪对船舶航行安全的影响

大风浪对船舶航行安全的影响

大风浪对船舶航行安全的影响船舶在海上巡航过程中,常会遇到大风浪,这种自然现象不仅会对船舶运行产生影响,还会危及航行安全。

本文将分析大风浪对船舶航行安全的影响。

大风浪的定义大风浪是指波浪和风对海洋、湖泊等水域所形成的波浪过高或过大的现象。

其主要原因是海洋气候和自然环境因素。

随着大气环境的变化,特别是人类活动的影响,在现代社会中,大风浪日益增加。

大风浪对船舶航行的影响1.航速受影响大风浪会使波浪涌动,导致船体起伏不定,难以保持稳定。

因此,船舶航速将会受到影响,有时船舶需要减速,以保证航行的安全,此时对船舶的航行效率产生了负面影响。

2.能见度降低在大风浪的情况下,海面波涛汹涌,海水产生水雾,船舶的能见度会非常低,这样一来,船长和船员难以保持对周围环境的观察和判断,容易发生撞船或与其他障碍物碰撞的危险。

因此,船舶需要特别注意加强航行的安全措施,在大风浪天气下,加大巡航搜救力度。

3.船体容易受损大风浪会给船体带来前所未有的工程挑战,船体会受到巨大的水流和波浪的侵蚀,导致船舶舵机失灵,甚至引起船只非常危险的侧翻、倾覆等事故。

一旦船体受损,其前进力也将受到一定程度的影响,必须及时进行修缮,以保证航行的安全。

大风浪下的安全航行措施为了确保在大风浪的环境下,船只能够安全航行,需要有相应的安全措施,主要有以下措施:1.使用合适的雷达和GPS等导航设备,提高船舶航行的准确度和安全性。

2.对船舶的船长和船员进行必要的培训,增强他们的应对意识和应急处理能力。

3.航行中应时刻保持关注和观察周围环境,特别是在大风浪季节,加强观察和警惕。

4.加强污染防护,特别是控制船只的污染,以免对海洋生态环境造成损害。

5.在海上航行时,应加强和其它船只、海上施工人员之间的沟通和合作,确保安全和顺利地完成任务。

结论大风浪不仅对船舶的航速和航行路线产生影响,还会对船体的完整性和航行的安全性产生威胁。

为了应对这种自然现象,必须加强船舶的安全管理,采取切实可行的安全技术措施和方案,将船舶安全驶向每一个港口。

海上大风浪环境中船舶航行安全分析

海上大风浪环境中船舶航行安全分析

海上大风浪环境中船舶航行安全分析李生长(烟台大学海洋学院山东烟台264005)摘要:文章分析了形成海上大风浪的天气模式以及大风浪对船舶航行安全的影响和风险因素,并提出海上大风浪环境中船舶航行所需采取的安全措施以及注意事项。

关键词:大风浪航行安全措施0引言随着全球经济的发展,海上运输业也快速发展起来,船舶数量逐年增加,海上通航密度加大,造成海上事故频发。

由海上大风浪引起的海难事故造成的船损、货损和船员生命安全的问题,给航运公司以及货主带来严重的经济负担。

因此,迫切需要对大风浪中船舶航行安全问题进行分析研究,提出有效措施保障船舶航行安全,减少经济损失,保护生命安全和海洋环境。

1海上大风浪对船舶的影响当船舶航行在大风浪海域时,会产生各个方向的不规则运动,对船舶的稳性以及船舶操纵都会带来很大的影响,严重的会导致船舶倾覆、搁浅等事故。

1.1对船舶结构与设备的影响船舶在大风浪中航行,纵摇、垂荡对船体和设备的影响比较大。

当船舶底部露出水面后遇上波浪的波谷,中间的落差会非常大,导致船底对水面的抨击比较大,可能会导致船体受损,船体外壳出现裂缝进水。

当发生纵摇与垂荡过大时,螺旋桨的桨叶会高过水面,出现飞车现象,致使沉深比大幅的降低,螺旋桨受到周围水的阻力也大幅降低,从而加快螺旋桨转速,产生振动,会使螺旋桨受到非常大的损害,甚至还会损害到主机,影响船舶航行⑴。

1.2对船舶稳性的影响稳性是船舶航行安全的基础,稳性过小或太大,都会对船舶造成极大的危害。

因受到风和波浪的共同作用,引发横摇和纵摇等六个自由度的运动,会使船舶的稳性高度随其呈周期性改变。

由于船舶面对波浪传播方向的差异,其受到的力也会有收稿日期:2020-12-18作者简介:李生长(1986-1),男,河南省人,硕士,讲师,现从事船舶航行信息和航行方法研究工作。

很大差别,稳性也会随之改变。

船舶横浪时,当横倾力矩大于船舶的复原力矩时,将导致船舶倾覆;船舶在顺浪时可能会造成船舶丧失稳性,甚至导致船舶沉没。

浅论大风浪船舶航行安全

浅论大风浪船舶航行安全

大风浪船舶航行操纵要点大风浪中航行操纵的要点,主要是选择适当的航向和航速,减轻船舶的摇荡运动,缓和波浪对船艇的冲击作用。

当波浪危及船舶安全时,横浪、顺浪或侧顺浪以及高速航进是较为危险的,而适当减速,并以适当的首向偏顶浪航行才是较为安全的。

一、有意减速大风浪中,不同的航向和航速会有不同程度的纵摇和垂荡,适当减速可以改变遇波周期,缓和纵摇的剧烈程度和波浪的冲击力量。

尤其是顶浪航行时,纵摇和垂荡以及伴随的拍底、上浪、打空车等现象最为剧烈,采取减速措施可以非常明显地减轻这种现象。

对各种船型实船试验后,提出以拍底次数作为有意降速的标准:油船、货船、散装船每100次纵摇中拍底次数应低于3-4次,甲板上浪次数应低于5次;滚装船每100次纵摇中拍底次数应低于4~5次。

船舶在波浪中航行,船舶的横摇周期和波浪周期一致时,会发生危险的二、横摇时航向和船速的调节横向谐摇,产生过大的横摇摆幅,甚至导致船舶倾覆。

在我国近海,波浪周期一般为6~8s,而许多救助船的固有横摇周期也为6~8s,在横浪航行时更易发生谐摇,摇摆幅度可超过45°在航行中,船舶固有横摇周期难以改变,只有改变遇波周期,才能避开谐摇。

调整船速或航向角,或者同时调整船速和航向角,就能改变遇波周期。

调整航向或航速,应使船舶横摇周期与遇波周期之比大于3或小于0.7,才能有效地避开谐摇区。

当正横受浪谐摇时,调整船速并不会改变遇波周期,只有调整航向才能避开谐播。

三、纵摇时航向和船速的调节(1)纵摇的船速船速为零时,船体随波浪周期纵摇,纵摇和垂荡运动较小,纵摇角一不超过最大波面角,随着船速的增加,纵摇增强。

但是,当固有纵摇周期与遇波周期之比>1.2时,在任何船速下,纵摇幅度都不会太大。

若遇大风浪航行有困难时,可采取以仅能维持能效的航速滞航,以减轻剧烈的纵播(2)纵摇的航向航向对纵摇的影响,可以归结为固有纵摇周期与遇波周期之比对纵摇的影响。

通常船舶纵摇周期比波浪周期小,当顺浪航行时,由于相对船速减小,使波浪遭遇周期增大,因此更加偏离纵摇固有周期,故纵摇不会太大;当顶浪航行时,由于相对船速增大,使波浪遭遇周期减小,因此很可能接近固有纵摇周期,容易产生谐摇,故相对纵摇摆幅较大,因此顶浪航行纵摇剧烈所以,为减轻纵摇,通常应采用斜顶浪航行。

舰艇在大风浪中航行安全的分析

舰艇在大风浪中航行安全的分析

舰艇在大风浪中航行安全的分析1 引言随着国家海洋战略的发展,海警舰艇部队执勤执法任务不断拓展。

这意味着海警执法执勤的将面临诸多不同的海况,而舰艇的装备、系统构造复杂,特别是在恶劣海况下执法执勤过程中,由于舰艇本身维修力量的局限性,导致舰艇的安全性问题表现得尤为突出。

因此对于如何保证舰艇航行安全以及顺利完成上级交予任务,并为舰艇提供有力的航海保障,成为我们目前面临的重要而且最棘手的难题。

为了更好地应对大风浪海况给舰艇带来的不利影响,减少大风浪带来的损失,我们就需要从舰艇稳性着手研究,再对舰艇在风浪中航行时的受力情况进行分析,从而分析有关航行安全的诸多要素,以便可以根据舰型、舰艇性能以及舰员等舰艇的基本情况,提前做好舰艇安全评估,提出舰艇在大风浪前应该做好哪些准备工作。

当大风浪来临时,根据大风浪的强度、航行海域的其他情况等因素,分析总结大风浪中应该做好哪些安全保障工作,保证舰艇的航行安全。

2 海警舰艇安全性分析随着科技的飞速发展,海洋资源也得到了进一步的开发和利用,发展海洋战略逐渐成为世界各国讨论最多的话题。

尤其是近几年,发展海洋战略一度成为众人眼中的焦点,海洋战略的发展成为了国家发展、国家安全的重要战略屏障。

我国作为海洋大国,对此亦是十分重视,提高海洋资源的开发能力,成为了发展国民经济的重大举措,更为中国的可持续发展提供有力引擎。

然而,近年来国际形势风云变幻,各国围绕海洋资源展开的纷争不断,我国也深受其害,海洋权益面临着巨大的挑战[1]。

面对错综复杂的形势,作为维护中国海洋合法权益的中国海警,将是一个巨大的挑战,同时也是发展壮大自己执法力量的一个千载难逢的机会。

随着国家对发展海洋战略和海警部队的重视,如今的海警部队被赋予了“走向深蓝”的新使命。

以前中国海警部队的主要职能是近海巡逻和行政执法。

如今仅仅是维护近海的海上治安、维权执法,已经不能满足国际大形势下的需要,海警部队必须发展成为具有综合性职能的海上维权执法、行政执法的重要力量。

超大型集装箱船舶大风天气顺流掉头靠泊操纵

超大型集装箱船舶大风天气顺流掉头靠泊操纵

越大。因此,超大型集装箱船舶的舵力和舵力转船力
矩要 大一 些 ,舵效 好 。
年大风平均频率高 , 在大风天气下拖轮马力配置存在
不 足 现象 。
( 4 )单位载重 吨分配的主机功率 :大型油轮为 0 . 2 5 以下 ,但大型集装箱船舶一般为0 . 6 0 以上。单位
载重 吨分配 的主机 功率决 定倒 车停 船 陛能 的好 坏 ,该 值 越大 ,倒 车停 船性 能越 好 。
S S W风为 主 ,其 余月 份均 以N N E 和N E 风为主 。湾 内外 全 年 大于8 级风 的平均 天数 为 1 2 . 8 天 和9 8 . 3 天 。最 大强
集两散”中的一个集装箱港区所在地 , 是我国不可多
得 的天 然深水 良港 。江阴港 区2 0 m深槽从 口外 经路 屿 航 门可 直抵 湾 内的江 阴集 装箱 码头 附近 。兴化 湾江 阴
关键词 :超 大型集装箱船舶 ;大风天气;靠泊;船舶操纵

江 阴港 区概况
6 . 9 m/ s ,最大风 速 3 4 . 0 m / s ,港 区除夏季 ( 6 — 7 月 )以

福 州港 江 阴港 区位 于福建 省兴 化湾 内 ,是 福州港 九 大港 区 的重 点港 区 ,是 福建 沿海 港 口重 点发 展 “ 两
超大型集装箱船舶 大风天气顺流掉头 靠泊操纵
福建省福州港 口管理局引航站 黄文峰
摘要 :随着世 界经济和船舶制造技 术的持 续发展 ,集装箱船舶吨位越 来越 大 ,对 引 航 员和船长在港 内靠离泊船舶操 纵方面不断
提 出新 的挑 战。随着福 州港 口建设 的飞速发展 ,靠泊福 州港 江阴港 区的集装 箱船 舶不断大型化 。结合几年 来超 大型集装箱船舶 靠离泊操纵的经验 ,对超大型集装箱船舶在 大风天 气顺流掉头靠泊操 纵进行探讨 ,供 同人参考。
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大型集装箱船舶大风浪航行浅析海上集装箱运输开始于20世纪50年代,与普通货船相比,具有船速高,货运质量高,船舶周转快,装卸效率高等优点,在海运中发挥着重要作用。

然而由于集装箱船舶特殊的管理经营方式,船舶结构及载货系统,在大风浪中航行时难免会遭遇到特殊的风险。

本文从现代大型集装箱船舶的货物安全运输出发,结合船舶特点就其在风浪中各种航行状态进行分析并提出相应措施。

1 集装箱船舶概述1.1 大型集装箱船舶结构特点(1)由于集装箱可以承受一定的堆积负荷,船舶货舱内没有多层甲板设计。

上甲板设计为无弧度的平直形,以积载更多集装箱。

(2)为满足直上直下的快速装卸要求,舱口设计几乎与货舱同宽,为弥补这种结构对船体强度的不利影响,通常船体采用双船壳设计。

(3)为达到最大限度的积载要求,船首和船尾设计成外飘型,且多为中后或尾机型。

(4)集装箱船具有较大的压载能力(约占总载重量的30%—40%),以改善船舶稳性及各种装载状态下的中拱现象。

(5)由于班轮运输严格的交货时间,船舶设计营运速度快,且船舶整体设计为上宽下窄的流线型。

(6)为防止运输过程发生集装箱移位或倾覆事故,舱内采用格栅结构;甲板上集装箱、重量由舱盖和与舱盖同高的支柱支撑,且设计有绑扎系统将箱体与甲板连为一体。

1.2 集装箱简述集装箱为一种经专门设计的,具有适当尺寸,满足一定强度要求的可以重复使用的运输单元。

集装箱由框架结构,端壁,端门和侧门,侧壁,箱底和箱顶以及角件组成。

其中角件和角柱是承受集装箱堆码的主要构件,它们具有足够的强度,至少可以堆积8层满载集装箱的负荷,且以任何标准方法吊升时,可以承受箱内额定重量产生的重力。

1.3集装箱绑扎系统集装箱船舶建造时,根据各国船级社认可的建造规范并结合船舶的结构性能来设计集装箱船上的集装箱绑扎系统。

根据集装箱重量,层次,位置及船舶初稳性及所使用的绑扎设备的安全负荷等计算出船舶在运动中集装箱所受力及力矩值,从而确定应使用的绑紥设备的数量,最终设计出集装箱的绑扎系统。

集装箱的绑紥系统一般包括下列内容:(1)集装箱扎图,具体规定了各BAY的绑扎方法及绑扎用具,还规定了各箱位上积载不同尺度集装箱的绑扎要求;(2)集装箱堆积要求,在满足了IMO规定的航行瞭望时船首方向盲区不超过两倍船长的要求的情况下,考虑具体船舶的系固结构以及集装箱在船舶不同运动状态下的最大承受能力;(3)绑扎设备的规格及数量,規定了各种绑扎索具的尺寸,強度要求以及允許承受的最大应力;(4)初稳性高度的设定值,集裝箱的受力与初稳性高度直接相关,从而影响到集裝箱的綁扎方式,綁扎设备的数量和安全负荷的确定。

GM值大,船舶橫搖周期短,集裝箱运动加速度大,绑扎拉杆受突力比较大。

GM值小,船舶搖摆周期長。

2 大型集装箱船舶大风浪中航行的弊端随着造船技术和航海技术的不断发展,为了便于管理,减少单位箱量的运输成本及分摊的船员工资,集装箱船舶的大型化被越来越多的船公司接受,此类船舶尺度大,船速快,甲板上集装箱积载量大,且长期处于负荷满载状态,又多航行于远洋深海,所以难免会受到恶劣天气的袭击。

縂的来説,大型集装箱船舶大风浪中航行的弊端有以下几方面:(1)甲板上集装箱积载层数高,水线以上受风面积大,船舶在涌和浪的作用下产生横摇运动,风动压力形成的横倾力矩会增大船舶向某一舷的横倾角度,这对集装箱的绑紥系统产生负面影响,绑紥索具承受的应力会大幅度增大,尤其在遭遇瞬时大风时,绑紥索具所受突来外力可能超过其自身所能承受的极限应力,从而导致绑扎杆的断裂而发生集装箱坠海事故。

此外,风动压力会引起船舶自然失速及保向困难的现象。

(2)由于现代集装箱船舶多为尾机型或中后机型,船舶尺度大,为满足最大装货量的需求,船首过度外飘,而船尾又过度悬垂,所以在一般装载状态下,弯矩往往偏大,多处于中拱状态,在实际生産过程中,由于港序,配载,申报箱重不准,很难做到在水平方向上重量的合理分配,因而往往超出船体局部的许用应力。

航行在大风浪中,若船中处于波峰位置,中拱状态会进一步加剧,严重时会使船体断裂。

(3)甲板上箱位占总箱位的1/3—1/2,重心高度较一般船舶高,因此初稳性高度值较低,复原力矩小,大风浪中摇摆周期长,对船舶货物安全产生不利影响。

(4)由于集装箱船舶的配载工作多由岸上集装箱配载中心完成,他们在对配载图进行审核时,往往只考虑到水尺是否满载,稳性及强度是否达到IMO规定,而忽略了船舶的实际情况,其中包括船况,抗风浪能力,船员技术水平,绑紥系统,航次计划及海上多变的天气概况,而去盲目地去加载,堆积层数的增高加大了底层集装箱角柱的受力,船舶在风浪中摇摆时改变绑紥系统的受力状况,横摇角度变大时,大部分绑紥索具因所受应力远远超过其额定值而断裂,失去对集装箱的系固作用。

同时,底部集装箱角柱会因爲受力不平衡而断裂,进而发生海事。

(5)集装箱船舶多从事班轮运输,遭遇大风浪时往往不允许躲避而耽误船期,因此会经常受到恶劣天气袭击,进而对船体及货物造成损坏。

3 充分了解影响大风浪中操纵决策的因素大风浪中航行,必须对周围环境,本船状况,货载情况等因素有正确充分的了解和认识,据此才能做出正确决策,采取适当措施来保证船舶与货物安全。

3.1天气,海况:将当时实际天气海况,与预报结合起来,了解风浪的发展趋势,区域,持续时间长短,从而结合本船实际决定是否有必要区躲避。

根据下面两经验公式可大致估计浪和涌的高度:1).浪高计算,大洋中对于充分成长的风浪,浪高可用下面公式计算得出:H = 0.0124Vo2 (1) 公式(1)中H为波高,单位为m. Vo为风速,单位为m/s.2).涌高计算,涌浪在传播过程中,随传播距离的增加,周期增大,波高降低,在大洋中距离涌浪生成区300 n miles之内,涌高衰减不明显,在300 n miles之外,涌高Hs的变化规律可用下式表示: Hs= Hso(300/L)½ (2) 公式(2)中Hso为生成区涌高,单位m ,L为船舶与涌浪生成区的距离,单位n miles. 其中(300/L)½称为衰减系数。

3.2本船状况:本船主机,辅机,舵机运转情况,保向性,水密性,稳性情况(包括风浪造成的稳性损失),本船结构强度,排水能力等,考虑到货物安全,还应审核绑扎系统失效的最小横摇角度。

3.3货载情况:主要是甲板上集装箱的载运情况,包括总装载量,堆积高度,绑扎情况,集装箱的水密性,集装箱箱体强度等。

所以要求大副对本船集装箱装载状况是否符合大风浪航行要求做到心中有数。

此外,船舶所处地理环境,航次储备,船员技术水平及船期的要求也应考虑在内。

4 大型集装箱船舶在大风浪中的运动从船舶操纵角度看,一般认为风力在8级或8级以上,浪高6m以上的海况,相对于大型船舶属于大风浪航海环境。

大风浪海域航行时,船舶在波浪中的运动通常可以简化为六个自由度的运动,而与船舶安全密切相关且运动显着的是横摇,纵摇,垂荡和首摇。

它们共同作用在船体的结果是剧烈的摇荡运动,拍底,甲板上浪,尾淹,降速及航向不稳定等现象,不仅影响船舶的运营效率,甚至会造成船体结构损坏或倾覆事件。

下面将着重从上述四个运动的角度对大型集装箱船舶风浪中航行进行分析。

4.1横摇横摇的幅度是六个运动中最大的。

一般船舶在规则波浪中的强制横摇摆幅可以近似用下式表示:θ=αo÷1-(T R÷T E)½ (3) 式中:θ为强制摇摆周期幅度,单位为°,αo为最大波面角,单位为°,αo=180×H÷λ,(λ为波长,单位 m)。

T R为船舶固有横摇周期,单位 s ,T R=C×B/√GM。

C为横摇周期系数,货船一般取0.6 —0.8。

B为船宽。

T E为波浪周期,单位 s 。

由上式可知,船舶在波浪中横摇摆幅的大小除与最大波面角成正比关系外,主要取决于船舶自身的横摇周期与波浪周期的比值。

而船舶自身摇摆周期主要取决于船宽及初稳性高度GM。

GM值较大时,复原力矩大,船舶摇摆较快,甲板与波面时常保持平行,很少上浪,但船体所受惯性力比较大。

GM值较小时,复原力矩小,船舶横摇较慢,船舶易与波浪撞击,甲板上浪较多。

当GM在一定范围之内时,船舶固定横摇周期与波浪遭遇周期近似相等时,船舶摇摆最剧烈,横摇角度越来越大。

集装箱船舶由于严格的交货时间,即使在恶劣的海况条件下也必须高速行驶,为了提高船舶的航行速度,水线以下船体被设计成很窄的流线型,而为了装载更多的集装箱,水线以上船体却很宽,这样的设计很容易引起船体的进一步横摇。

这对集装箱的绑扎系统是一个挑战,当船舶摇摆角度加大时,所有甲板上装载的集装箱都会压向低舷一侧,集装箱角柱将承受更大的重量,绑扎索具(包括绑扎杆,花篮镙丝,扭索等)所受应力往往也会超过其许用应力。

(图1)集装箱船舶横摇工程模拟分析通过使用集装箱配载软件模拟各种航行环境时绑扎索具及集装箱角柱的受力情况,我们大致可以对绑扎系统在不同风浪状态下的有效性作出初步判断。

例如在对本船某航次绑扎系统的一次模拟测试中,使用配载软件,当输入9级风,横摇角度25度时,系统显示,绑紥拉杆承受的最大应力为其额定值的380%,甲板上底层集装箱角柱最大受力达到其额定值的368%,底层扭锁受力也超过极限值的241%。

另外,当船舶在波浪中左右对称横摇时,由于受到突变的倾斜力矩的作用,会发生船舶向一舷大幅度倾斜的现象(称突然倾斜),产生过大的横摇角,对绑扎系统造成严重的损坏,从而失去对箱体的系留力,发生集装箱坠海事件,进而改变船舶稳性,严重时会导致船舶倾覆。

引起突然横倾的主要原因为复原力矩的不足(各种原因造成的GM值的减小)或倾斜力矩的突然增大,强风大浪的突袭也会造成突然横倾。

4.2纵摇船舶固有纵摇周期可用下式估算:Tp=Cp×√L (4) 式中L为船长,单位 m ,Cp为纵摇周期系数(货船取0.54 — 0.72)纵向受浪时,由于船舶的纵摇质量惯矩和水的阻尼力矩相对较大,加上纵向力矩也较大的原因,所以船舶在风浪中的纵摇幅度较小。

影响纵摇摆幅的因素主要有船长与波长的关系,船速,以及船舶相对于波浪的航行角度。

一般来説,船舶长度越大,波浪长度越短则越不容易产生大幅度的纵摇,研究表明,对于大洋中航行的大型船舶而言,波长与船长之比值处于1﹤λ/L﹤2.5范围之内时,纵摇比较剧烈。

在一定范围之内,船速的增加也会增大纵摇幅度。

当船舶顺浪航行时,相对速度减小,遭遇周期变长,纵摇摆幅也小;相反,顶浪航行时,波浪遭遇周期减小,相对纵摇摆幅也大,而且容易发生谐摇。

大型集装箱船由于船长都较长,一般3000TEU以上集装箱船舶,长度大多在250m以上,5000TEU的船舶,长度在280m以上,2007年马士基第一艘11000TEU集装箱船下水,长度达397m.而大洋中最常见的波浪长度大约为80m—140m。

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