火箭运输船特种货件吊运技术研讨

2019-11-05江成波陈晓国

科技视界 2019年27期

关键词：吊装运输

江成波　陈晓国

【摘要】本文介绍了火箭运输船在特种货件运输任务各个程序中的主要重难点和注意点，以及特种货件积载关键、装卸要点，特种货件的绑扎计算和海上运输途中的保管与检查等内容。

【关键词】火箭运输船;特种货件;吊装;运输

中图分类号： U674.13文献标识码： A文章编号： 2095-2457（2019）27-0203-003

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.27.091

0 引言

为了进一步满足我国载人探月和深空探测等任务的需求，充分利用海南地区低纬度地理优势以增大火箭发射初速度，同时降低火箭发射后对陆地居民生活的影响，中国首批运载火箭运输船应运而生;专门担负将组装好的火箭或火箭分段由天津运往海南文昌发射中心的工作。本文对火箭运输船特种货件的吊装和运输技术进行阐述，并就火箭海上运输任务的最大重难点进行分析，为扎实开展火箭海上运输任务提供有力支撑。

1 特种货件吊装的关键技术

1.1 特种货件吊装概念

特种货件是指单件体积过大或过长、重量超过一定界限的货物。我国港航计费规定，每件超过3吨为重件，长度超过9米为长大件;国际标准规定，每件重量超过40吨为超重件;长度超过12米为超长件，高度或宽度超过3米为超高或超宽件。而火箭运输船特种货件的装卸和运输又涉及到了海洋运输实务、吊装学、海洋力学等多门学科和技术，是国家火箭发射航天事业的重要组成部分。

1.2 船载吊车性能以及起吊能力

火箭运输船通常配备两台由德国NMF公司生产的船用120吨全回转克令吊，联吊模式下可一次起重192吨重物，（双机联吊模式吊重取两吊车极限负荷相加的80%。）

船艇吊装不仅仅要考虑吊车承重能力，还需考虑船舶稳性与船舶姿态控制系统的调节能力，考虑风浪以及潮水的影响下船舶本身的摇摆以及升沉，要想保证吊装定位的精度和运输效率，对吊装操作手与指挥员有着极高的技术要求。

1.3 特种货件的积载

根据货物特点和船舶承受能力，对装船的货物谨慎而又适当的堆放作业称为积载。特种货件具有重量大，体积大，外观尺寸不规矩等特点，所以对船舶及其相关的货运技术有特别的要求。体现在积载上主要应注意以下几点。

1.3.1 必须明确正确积载是特种货件吊运的关键

（1）要对货主提供的特种货件设备主要尺寸和有关图纸（包括：起吊点、货物的重心、货物吊装是否有特别要求和需要专用吊具进行装卸作业等）有个全面了解。

（2）在对特种货件进行积载定位时，要考虑本船的大舱具体位置、尺寸和重吊在不同吊重能力是的跨距以及特种货件本身的形状、吊点、绑扎点的位置，进行认真研究。

（3）在配载时要同时考虑到货物的积载位置要便于特种货件的装卸、衬垫和绑扎需要，确保货物运输安全。

（4）要熟悉船舶的各项技术数据，避免不仔细研究盲目定位，产生许多问题。

（5）使用联吊作业时要考虑特种货件的尺寸，太小是无法使用联吊的。

（6）特种货件吊装积载时还应特别注意特种货件设备的高度加上吊带高度和本船可吊高度（在一定的负荷跨距时，从绞到最高处的吊钩到舱盖的高度），防止吊物无法越过船舷。

1.3.2 特种货件积载前一定要计算局部强度，保证船体强度不受损坏

（1）特种货件设备由于重量重，形状不规则，特别要注意的是有些设备底部接触面积很小，又没有合适的运输支撑托架或支架，在配载时一定要注意甲板的局部受力强度，要根据货物的底部接触面积和本船的舱盖的局部负荷强度，配积载在合适的位置，要绝对避免超过局部强度的许可负荷，造成船体受损。

（2）要认真研究特种货件设备的图纸，进行积载定位，采用恰当的方法使用合适的衬垫材料，减小局部的负荷，以确保安全。同时要考虑和注意到由于使用衬垫减小局部负荷时，使用衬垫而增加的货物高度。

（3）对于特别重的大件要尽量配在货舱的舱底，如果要装在中层舱或者上层舱，由于强度不足，则需使用方木或者底座进行衬垫，减轻局部负荷。

1.3.3 特种货件积载时要保证船舶具有适度稳性

重心越低，稳性越好，但船舶又会因为复原力矩过大而产生剧烈摇摆;重心偏高，稳性又会显得不够，所以提出了适度稳性的要求。适度稳性通常指的是一个范围，而不是一個确定的数值，船舶配载时，应根据各船的具体情况，凭经验确定各层舱的重量配比，以控制重心高度，达到适度稳性的要求。

1.3.4 特种货件积载时要保证船舶具有适度的吃水差

船舶吃水差就是首吃水和尾吃水的差值。通常船舶航行需要有一定的尾倾，而不允许有首倾。因为适当的尾倾有利于螺旋桨和舵的工作，也可以防止船首上浪。有时船舶通过浅航道，为了多装货也会要求平吃水，没有吃水差。船舶在积载中应按实际情况满足船舶对吃水差的要求。

1.4 特种货件的安全装卸要点

特种货件由于其重量大，尺寸大，形状不规则，其装卸远比一般货物复杂的多。为了确保特种物件的安全装卸，必须做到以下几点：

特种货件通常要通过本船的重吊来装卸，所以平时对重吊要按规定进行保养，是重吊处于随时可用状态。

在装卸特种货件之前还要对重吊做有必要的检查和测试，确保安全可靠，因为由于重吊设施有缺陷而导致的重大事故情况时有发生，例如，2006年在美国的休斯顿港，有一艘重吊船由于重吊吊货钢丝断裂，导致600吨重的特种货件坠落，幸好有一半砸在码头，另一半砸在船上，没有造成人员伤亡，但船体严重倾斜，差点倾覆。

特种货件通常是由重吊船舶本身备有的吊索、吊架、横梁来起吊，所以要对自备的吊索、吊具进行经常性的维护、保养、检查，确保可以安全使用。因为，由于吊索、吊具的断裂一样会导致货损船毁的事故，必须引起高度重视。

在装卸特种货件时，要根据特种货件的重量、吊点的位置选择合适的负载、合适长度的吊索吊具。

有的货物由于形状不规则，不可能直接将吊索作用于货物，需要使用横梁或者横梁组合，有的需要使用货主提供的专用吊具，相关船员应该熟悉本船横梁及其组合的正确使用方法。

在起吊前，一定要检查吊点是否正确，吊索是否挂牢在吊点处，吊点不正确会导致货物坠落和船毁、货毁、人员伤亡。

另外，为了保证卸货的顺利安全，最好在装卸货物时将有关操作过程进行拍照留存，给卸货港作业提供参考。使用货主提供的专用吊具，必须要有安全负荷证明，同时要按照体系要求对外部提供的设备进行登记，并将记录表报送上级。

在装卸特种货件时，要注意船舶稳性和横倾角，使用压载水调节横倾角。

（1）因为特种货件的重量相对较大没装卸时使用船用重吊，由于货物重心在垂向位置上移动，是船舶稳性发生变化，同时货物的重心也在变化，同时货物的重心在横向位置上也有移动，产生横倾力矩，使船舶产生横倾角，稳性的变化过大及产生的横倾角过大，对货物的装卸及船舶的安全都是极为不利的，轻则克令吊停止工作，重则会导致船舶倾覆。

（2）一般装卸特种货件时用压载水来调整横倾，火箭运输船配备有自动抗横倾压载水系统，装卸特种货件时应该开启该系统并确保其正常工作。（我船一般采取手动调节，实现预压、起吊、重物下放等操作。）

在吊装人员自行装卸特种货件时，无论单吊还是抬吊，都必须严格按照重吊操作规程实施。

（1）作业前，调节系缆，以防船身游动影响安全作业。

（2）应停止其他船吊作业，以防其他船吊装卸货物引起船身晃动影响重吊的稳定导致货物触碰。

（3）特种货件起吊前，应在吊点出系好长度足够的绳索，以控制大件的偏转。

（4）如货物相互靠的比较紧，还要用充气碰垫进行保护，避免发生货物直接擦碰。

（5）吊装人员装卸特种货件时，船上要做好监装监卸并提供必要指导。

对大批特种货件的装卸，应编制特种货件装卸计划，根据本船重吊的跨距，编制中特种货件装卸次序，以便顺利装卸。

2 特种货件海上运输

2.1 特种货件的绑扎计算

货物自身受力计算。

在船舶正平的情况下，货物重力是始终垂直甲板平面的。为研究方便，在船舶倾斜时，将货物的重力分解成平行于甲板前后、左右和上下方向的力，如图1所示。上下的力不能引起货物的上下移动;由于船舶的纵倾角度较小，货物前后方向的力也不能引起货物移动;由于船舶横摇角度较大，左右方向的分力较大，一般会导致货物移动。国际海事组织（IMO）推荐装运甲板货物的受力可以用以下方法计算：

（1）货件所受的横向水平力Fy为货件的重量P：即Fy=P（t）;货件所受的垂直力Fz为1.4倍货件的重量P：即Fz=1.4P（t）;

（2）货件所受的纵向水平力Fx为0.3倍货件的重量P：即Fx=0.3P（t）。

（3）货物移动时的摩擦力。货物只有在移动时才能产生该力，它的大小视衬垫材料而定，如用木材，它的摩擦系数为0.3。

（4）船舶摇摆时所产生的货物惯性力。

货物只有在以上三种力不平衡的情况下才能移动，只有移动才能产生惯性力。在运输过程中必须克服这种惯性力，使惯性力小于货物在各个方向上系固索具的额定受力。

各种绑扎用具的强度。

（1）钢丝绳。船上用于系固的钢丝绳一般是6×24的不镀锌钢丝绳，这种钢丝绳使用时间短、易腐蚀，故常用在舱内系固或短途运输的舱面系固。其破断强度的近似计算公式如式（1）所示。

P=KC2（1）

式中：P為破断强度，单位是kg;K为系数，软钢丝绳一般为400/6;C为周长，单位为cm。其使用强度在一般为破断强度的1/6，如在甲板上使用，其强度还应降低约30%。要注意的是在钢丝绳质量证书或国家标准中所查得的破断负荷是单根钢丝破断负荷的总和，搓成绳索后，其破断强度只有上述强度的87%。

（2）系固链条。它的强度是以链的直径为依据，受力后不会伸长。其使用寿命长，易弯曲，它必须与紧链器配套使用。

2.2 特种货件绑扎的实施

要确保特种货件的安全优质运输，关键是要做好特种货件的绑扎加固和途中的保养检查。

特种货件的绑扎加固。船舶在航行中受到风浪影响会引起横摇或者纵摇，如绑扎不牢固，会引起特种货件移动，特种货件一旦移动，轻则发生事故，重则导致船毁人亡。以前对一般货物绑扎很多人都是估计的，没有按照IMO要求船舶配备的《系固手册》进行计算，但特种货件绑扎靠估计是不行的。船舶装运特种货件设备是要做到以下几点：

一定要严格按照IMO要求船舶配备的《系固手册》对所装载的特种货件进行受力绑扎系固计算。

根据所装的特种货件的特性选用正确的绑扎方法和工具材料。要注意绑扎的角度，各道绑扎索要受力均匀，绑扎要左右、前后对称，绑扎道数一定要足够达到计算所需的系固力。

要避免多根绑扎索集中在一个地铃上，一般不超过两根绑扎索。如果绑扎点不够的话，可加焊工字钢，增加系固力，也可以用方木进行衬垫，但衬垫时要选择合适的部位不要损坏货物。

绑扎时要特别注意避免绑索直接接触货物表面压损或磨损物件，应在绑扎部位先加铺垫，如橡皮、麻布袋等。

要避免使用锈蚀严重强度不符合要求的绑扎件，造成货损。

船舶应按照《系固手册》及船上其他规定，对船舶的绑扎固定件定期进行清点、整理、保养检查，确保货物加固绑扎符合安全需要。

同时值得注意的是船舶要根据航次装货计划，仔细计算所需的绑扎、垫衬材料，根据船上实际可用的数量及时向上级提出申领。

2.3 航行中的保管检查

由于特种货件往往重量重，有的接触面积小，在航行途中，随着船体颠簸、振动，海浪冲击，所垫的方木会下沉，绑扎索会松动，发现松动要立即重新收紧，是所有的绑扎索受力均匀，不要因为受力不均而导致过渡受力的绑扎索崩断。

船舶要每天对所装载的特种货件绑扎和固定情况进行认真仔细的检查，并将检查的货物状况及时上报。

当船舶根据气象预报可能遇到大风浪，则在进入风浪区前，要仔细检查大件绑扎情况，必要时增加绑索，进入风浪区后，船长要根据海况及时调整航向航速，尽量避免船体和货物受到过大冲击，出风浪区后要及时检查特种货件绑扎安全情况，确保特种货件安全。

如在航行途中货物出现问题，船舶应恪尽职守及时采取相应措施，把货物损坏程度降低至最小，并及时上报。