重大件落支墩拖航运输系固分析及应用

法，将 船

码头后对重大件进行滚卸,利用柔性和刚性 固的方法系固重大件货物， 支墩移动,达到 运输的目的。关键词:重大件;柔性;刚性;系固;运输中图分类号：U695.2 文献标志码：A 滚卸已成为 重大件货物卸船的主流方式之一，由于重大件滚卸时

辆钻到 进行顶升，

，在运输时货物通常

到一定高的支墩上为滚卸时车辆的进入

足 间，1 o图1重大件落支墩示意些 码头条件不足，无法直接重吊船， 重吊船 港

在锚地抛锚，将重大件货物吊卸至驳船，再由驳船将货物沿航道进 一步运抵条件较差的

码头进行滚卸。船分为自航驳船

自航驳船，由于重大件货物的倒运属于短

港内运输，海

稳，采用非自航驳船的拖航运 可满足运 求，且自航驳船的租赁费用通常远低于自航驳船，经

益较好， 自航驳船的拖航运输比较于重大件货物的倒运* 1+o基于 ，重大件用落支墩的方式进行短

航运输，由于货

物 用支墩进行支撑，提高了货物的重心高度，货物与支墩

一个整体，运

程可

相对滑动,增大了重大件的系固

，稍慎 可

货物从支墩

，造成货收稿日期：2019 -04 -11修回日期：2019 -05 -29第一作者:黄雨促(1990―)，男，硕士，助理工程师研究方向:重大件货物运文章编号：1671-7953 (2019) 04-0131-04损船毁的局面。1外力由于重大件货物的 运 于短 港

航运输，一般

大，且货物落在支墩上，海 溅的

， ，在航运

程波溅力可以忽 计，作用在货物上的外力还惯性力

力。1\" 向作

货物受到的横向合外力\"为*2+\"* 843 + \"X3

( 1 )式中：8为货物重量，r； \"3为横向风作用力，根据

货物侧向投影面积，取0.70 kN/m2 ;4y为横向加

速度,m/s2，按下式计算。B3 *

・ C°S ・ 1(5^(节)& C ・ SN(0 (2):#为货物质量中心至水线处假定的旋转中

心的 ，m，见图2；0为夹角， 2;(0为最大横摇角，通常按15。计算；C为重力加速度，取

9.81 m/s2 ；@为横摇周期,s,按下式计算。@ * 1. 1 ?/ /)S)

(3)式中:S8为2稳性高度,m;?为船宽,mo如被拖

物无确切的而资料，可以按式(4 )近似计算。@ * 1.7 /?+0，但不大于 10 so (4)M图2驳船横剖面1312019 年第4期黄雨促,等:重大件落支墩拖航运输系固分析及应用船海工程第48卷1.2纵向作用力备系固货物时所允许的最大负荷能力。8S> * 3 n ?S

货物受到的纵向合外力\"为\"** 84)+

(8)(5)式中：3为各系固设 的系数，见表1。:B为纵向加速度,m/s2 ； 8为货物质量，t； 为纵向风作用力，根货物在船 剖 的

表1系固设备系数_____________系固设备及材料 3%

地令、卸扣、眼环、 五 篮螺丝 50纤 投 积计算，其 值标准同式(1 ),其中纵向加速度4为33B - cos° - 14^(牛)2 + C ・ sin4o (6):#为货物质量中心至水线处假定的旋转中

心的 ，m,

3 ；&为夹角，

3 ；4为最大纵摇角，通常按5。计算;@为纵摇周期，如无资料

可按10 s计算;C为重力加速度。图3驳船纵剖面1.3垂向作用力作用在货物上的垂向合外力\"为*\" 8(c-o)

(7)式中：O为垂向加速度，O =3. 75e-0-003>，但不大于

3 m/s2，其 > 为船长,m。2约束力2.1系固方针对重大件货物落支墩后的系固，采用

绳铁链等系固索具将重大件货物系固于驳船的

，同时在货物 的支墩 焊 动块,在拖航运输途中支墩发生滑动*3-+ , 4。图4重大件系固示意2.2

计算1)

强(？S)。系固设备在拉伸试验中使其达到 态时的拉力， 厂 供系固设备的 强度资料。2) 最大系固负荷(8S>)。用以确定系固设 132纤

50(第一次使用)

80钢丝绳(重复使用) 30钢带(第一次使用)

70系固链条及紧链 50

多设 使用时,8S>其的最小者。3)计算强度(CS )o考虑到货物系固时可能 存在受力

匀、系固

其 数，应取数

最大系固负荷， 的8S>则称为系固设备的计算强度, 数1.35 * 6+o表1

固设备的系数是IMO《货物积载与系固

作规则》基于10级 以上的远洋运输海况进行 所得， 的重大件港

运一般海况较好，风级为6级以下°

,

用《货物积载与系固 作规则》中表1的数进行系固力计算固 ，但 于 ，劳动强度大

°由于铁链、地 卸扣等系固索具为首次使用，且港海 稳，根

作经验，取 CS =8S> 二？S x0.9 °重大件货物 向滑动 纵向滑动 力为* '6C +

・ CS(

( 9 )\"] * '6(C - O)+ %/ - CSj:'为货件 与

之间的摩擦系数，根据之间的

值;C为重力加速度；CS,、CSj为横向和纵向

根

的计算强度；/ 为横向和纵向上每根

的计算系数，/( =cos)osO +“sina, / = cosesin& +/zsin)作用于货件上的横向

力矩与倾覆力矩方向相反，由货物自身具有的重量 力矩 索供的 力矩

分组成。 力矩为* My] * + % CS,-厶 (10)式中:H为货物质心至横向翻到轴的 ，m,对于重量横向对称的货件，可 其 宽度的

1/2(当货物横向不对称时,应分别计算;厶为横向2019 年第4期黄雨促,等:重大件落支墩拖航运输系固分析及应用船海工程第48卷翻到轴至各系索的垂直距离,6,也就是系索的系 :\",\"分 为横向、纵向合外力；*\"1 ]、

*\"$ +分为左、右侧横向约束力;*\"1 ]、*\"$ +分

固力臂。$ * VcCoss + Hsin)

:( 11)V为系固点距货件底部高度,m； H为货物

为前、后侧纵向约束力；My为向合外力矩; *8+为横向 力矩。宽度,m。在重大件货物系固中，止动块通常采用等边直

角焊的方式进行焊接,

V为焊缝高度,mm,

3 案例分析某罐体重大件货物R内径5.4 m，长28.4 m,

重500 r,底部鞍座宽度8.5 m,系固点距离甲板 7- 1 m,支墩高度1. 5 m,左右对称积载于驳船船

5。$为焊缝长度,mm,动块的 力 。\"• + -3 (12)

/2式中:+为止动块材料的屈服强度，取235 MPa；3

为 数。2.3约束力设计原则重大件货物 滑动的 力分为3部分:①由重大件与垫料之间 的摩擦力所提供;②由

等系固索具提供;③由焊接在支墩周的止动块对支墩 的

力提供。重大件货物的

力矩由自身的质量矩

固索具

的力矩一

供。

力的设计原则

。货物任一侧( 右)的固设备的8S>之

大于等于该货物的重量,并在货物支墩

焊 动块 支墩滑动。力表示 。\"1 & \"-\"( 13 )\"1 & \"-\"式中:\"为重大件货物与垫料产生的摩擦力；\" 为重大件货物横向合外力;\"为重大件货物纵向 外力;\"1为 固索具的横向约束力;为 动块 的横向约束力;\"1为 固索具的纵向设计约束力。 2.4系固方案校核标准重大件货物的系固方案 进行校核，各项均须满足要求。系固方案的校 准 *8+。'\"* * \"1 + \"* * +<\"* * \"1 +

( 14 )血\" ** *\"$] * MJ中，货物重心距船艄42.65 m,距船 12.2 m，见6 o

将该货物

船从A港拖航至B码头滚卸，驳船型长85- 3 m,型宽24- 4 m,型

4- 88 m,拖航时的平均吃水为1.8 m°图6货物R在驳船上的积载1 )系固材料。破断强度?S二200 kN的新铁

链、尺寸为25 cm x25 cm x40 cm的H型钢、破断

强度?S =360 kN的新地令°2)系固方案。货物R左右两侧各拉28道铁

链,垂向系固角为45。，横向 固角为0] 支

墩左右

焊1个H型钢,货物左右各4个支墩,单侧共 8个H型钢,焊缝长度50 cm、

高度1 cm；货物鞍座和支墩之间以及支墩和驳船之间均垫 胶皮。计算 表2°表2系固方案计算结果向惯性加速度4/( m • s'2 )3.3向 力\"/kN153.4向合外力\"/kN1 808.7向合外力矩8/( kN • m)5 788.0纵向惯性加速度4)(m • s「2 )1.1纵向 力\")kN29.2纵向 外力 \")jkN585.3垂向加速度o/(m • s-2)2.9摩擦力\"/kN1 036.5向铁链的约束力\"/kN1 906.6向止动块的 力\"$/kN7 977.4向 力矩*MJ/(kN • m)37 345.51332019 年第4期黄雨促，等:重大件落支墩拖航运输系固分析及应用船海工程第48卷由表2的计算结果可知，系固方案满足式

(14)的校核标准，故该系固方案可以实施。系数进行优化，文中取0.9。在保证安全的前提 下，节省了绑扎材料，降低了劳动强度，安全而经 济,可为类似的重大件运输提供参考。参考文献4 结论1) 由于重大件货物体积大、质心高，在满足 滚卸进车的条件下应优先选择高度低的支墩进行

支撑,以降低货物质心高度，减小货物受力，保证

[1] 陈静.海上大件运输特点与市场分析* D].大连:大连

海事大学,2013.运输安全。2) 当货物对称积载于船中时,受到的合外力

最小，应优先考虑将重大件积载于船肿位置，有利 于货物的安全运输。3) 对于重大件落支墩运输的系固，柔性和 刚性联合系固的方式较传统的柔性系固，既可 保证货物自身的系固，也能防止由于支墩滑动 而造成货物掉落的危险,同时止动块可由人工

[2] 中国船级社.海上拖航指南* M].北京：中国船级社,

2012.[3] 沈华.重大件货物刚性系固中的外力计算[J].中国

航海,2000(2) ：30-35.[4] 郑元洲，甘浪雄,徐双喜，等.非规则重大件焊接系固

*方法 J].中国航海,2014,37(2):58-61,96.[5] 黄雨促.半潜船载运自升式钻井平台积载与系固研

* D].大连:大连海事大学,2017.究[6] 徐邦祯，田佰军.船舶货运[M].大连:大连海事大学

通过锤子解除与甲板的焊接，便于现场操作，安 全高效。出版社,2011.[7] 张彦华.焊接强度分析[M].西安:西北工业大学,

2011.4) 针对重大件货物港内短距离拖航倒运,由

于海况较好，货物系固时可根据现场情况对IMO

0货物积载与系固安全操作规则》中系固设备的

[8] 国际海事组织.货物积载与系固安全操作规则[S].

国际海事组织,2009.The Securing Analysis and Application oS Towing

Transpotation for SuppoCing Heavy-lifts

HUANG Yu-cu1, TIAN Bai-qun2, LI Xingqu1, YANG Dong1(l.Sinotens Heavy-lift Loaistics Co. , Ltd. , Shanghai 201204, China；2. Navigation celleae, Dalian Maridme University, Dalian Liaoning 116026 , China)Abstract: In order to solve the problem that heavy lifting vessels cannot be berthed and unloaded the heavy lifts due to the

limitation of wharf conditions, a method was proposed to roll the heavy lifts to a barye, and then towing the barye to the jetta in short distance. The heavy lifts were fastened by method of combining Oexiblo and rigig securing to prevent the supports from moe-

ing, soasroachieeerhepuoposeotsateroanspoorarion.Key wordt: heaey-iitts； tiexibie； oigid； secuoing； toanspootation134