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1、重大件船舶概况及集装箱岸吊的绑扎 尽管当前重型成套大件设备运输的利润较高，但不仅需要遵照重型大件专业化装卸操作技术操作规范，而且承运船舶必须具备专业化重型成套大件运输设备，其技术要求远远高于集装箱装卸规范，因此目前很少有那一家集装箱班轮公司在载运开顶箱或者平板箱的同时敢于随便招揽重型大件运输生意的；如今只有经营滚装船和被称为半潜船的浮装浮卸船的几家船公司，如大西洋集装箱班轮公司和华伦纽斯威伦逊船公司在增加船舱钢梁和强化船甲板的基础上接受装运重型成套大件和带轮机械设备的海运服务业务；此外在国际重型超大型成套设备海运市场比较活跃和实力雄厚的船公司还有船公司和经营浮装浮卸船的中国远洋运输集团公司下属
2、广州远洋公司。这些海运公司可以载运油井架，海上勘探平台，军用舰艇和快船，船岸吊车等庞然大物；而其中石油勘探，开发和炼油厂和液化天然气厂所需成套重型超大件设备运量为数最多，其托运人遍布南美洲，西非，加勒比海，墨西哥湾，地中海，黑海，里海，北海，东南亚和远东等地区。由于专业化运输船供不应求，难以满足海运市场需求，迄今仍然有大量成套设备大件和重型设备是用多用途船舶或者标准型散装货船载运；但是真正重型大件目前只能由拥有超重型吊杆设备，超厚甲板和特种稳性系统以及能够处理超宽超长重大件能力的专用运输船承运重型大件的吊装在过去几十年的海运史中一直处于持续变革状态；在世纪年代初，所谓重大件通常指的是大约吨重的
3、设备，而到进入世纪初，所谓重大件指的是超过吨的设备。因此当代全球海运业界通常把重大件货物分为：吨以下；吨吨；吨以上等三种。目前能够装运吨以下的重型大件运输船有的是；但是装运吨以上的重型大件运输船就不多了；至于能够装运吨以上重型大件的专业运输船犹如凤毛麟角，按照目前重型大件海运惯例，其托运人必须提前个月与有关船公司签订合同预定舱位，以便承运人预先做好专业设计的超重负荷组合联用吊杆和强化货舱甲板承受重货能力等安全海运准备。尽管目前陆基吊车或者水面浮吊常常被用来帮助运输船装卸重型超大件成套设备，但是按照国际海运惯例和安全装卸规范，重型超大件设备运输船必须具备自有自用重型超大件吊杆，而且还必须根据用户
4、的要求不断更新和优化重型超大件吊杆，以便在比较偏僻遥远和港口设备落后的地方，在没有港口机械设备支助下，由船舶自行装卸重型超大件货物。例如美国专业运输重型超大件成套设备的船公司船队中的普通船舶自用吊杆可以自行装卸吨设备，而设备先进的运输船自用吊杆负荷超过吨。 配载重型超大件工作想当复杂，不允许丝毫差错，需要通过电脑核算和电子配载操作，事先精细规划，以便让重型超大件设备的重量不是集中到一点，那样不利于海运安全，而是比较均匀地和广泛地分布到船舶各个部位，在最大化多装货物的前提下，确保航运船舶在进出港和航运途中保持稳性年船公司用重型超大件运输船把吨重的海上平台从韩国的奥波运送到美国得克萨斯州港；年又把
5、吨重的海上平台等重型超大件货物从韩国的奥波运送到美国南部墨西哥湾港口；这些平台有的长度达到米，宽度超过米，都是用来勘探和开采沿海石油，而且其钻井设备重量和型号尺寸都在不断扩大。因此当前重型超大件运输船根据市场需要也在进一步扩大船型，钢甲板厚度增加到英寸，船用主机和辅机的功率增强，负荷超过吨的船用超重型吊车不断出台，船用设备和设施的技术规范几乎超过船舶设计制造的传统极限。但是当前重型超大件运输船遇到的瓶颈不是船舶设计技术，也不是造船材料，而是专业人才奇缺，其中包括经验丰富的重型超大件设备的专业装卸工人，重型超大件运输船的专业船员和有关技工即使在美国洛杉矶港也难以满员招聘到。现在运输船配备重型超大
6、件吊车没有资金和技术上的困难，通常船上都有这类专门用于超重超大型装卸的吊车，问题是船公司要招聘到善于操作重型超大件吊车的经验丰富的技工船员却很难。 重型超大件运输保险也是一个不容置疑的严峻挑战，尽管不少客户趋之若骛地使用重型超大件运输船为其运送各种超大件重型成套设备，但是他们必须记住，重型超大件海运保险在许多方面不同于普通陆海空运输保险，重型超大件海运保险不是签一年保险合同，而是托运人和承运人必须在每个航次之前分别与保险人签定保险合同，因为不同航次的重型超大件海运会遇到不同风险，再加上考虑到船舶船龄，船舶航速，航线经过海域，自然和政治等具体环境，重型超大件规格等等，因此保险费率和保险费均有不同
7、。保险公司还常常在保险合同中对于重型超大件运输船的海上航运和装卸作业定出种种限制，其中包括船舶如何加固绑扎重型超大件，必须确保在航行途中及时收听气象预报，要预先作好准备工作，躲避大风大浪，船舶航行要走最佳航线，做好风险应变准备工作等等，以便确保重型超大件全程海运安全。集装箱桥吊海上运输具有专业性强、技术要求高、风险大的特点，它需要专业的运输船舶或专业的运输驳船，专门的积载和系固，专业的技术人员，涉及船舶稳性和强度以及专业运输管理等方面技术，保证其足以抵御海上的一般风险，从而实现这种特殊的重大件货物的海上运输。目前国内外在这方面的技术处于业务垄断和技术保密状态，理论研究分析不多。平常航海人员通常
8、采用设计好的固定堆垛方式或用粗略估计、非语言式思维和模糊控制理论等方式处理一般货物组件的船上积载。但对于重大件非标准货物海上运输，一定要做到心中有数，一定要用数学思维、量化分析处理船舶稳性和强度等问题。在整个运输过程中，要考虑种种因素，预先制定出一整套运输方案，且在每一个运输环节还要反复考察论证方案的正确性。所以本文先从桥吊在船上积载和主动力计算两方面入手，归纳两点理论的主动力计算方法，为这一特殊运输领域的船舶稳性、强度核算、海上拖带、风险控制提供参考。2 集装箱桥吊海上运输的积载2.1 桥吊海上运输要求专门的船舶 首先船舶要有适当的尺度和足够的强度，以抵御海上的一般风险，其次船舶要有能够调节
9、稳性和吃水系统，实现门对门运输。本文只讨论第一部分的主动力计算问题。此外船上要装备起重、顶压、气割、焊接等安装设备。2.2 运输船舶尺度要求 一是宽度要基本与桥吊的横向门跨度相一致，或偏宽、偏窄误差在23m之内，长度则要大大于桥吊的纵向门跨度，甲板是连续甲板，船体的横梁和肋板要对应在桥吊侧腿支点的正下方，如果不刚好的话，在船体上要加焊强力肋骨和肋板，使之处于桥吊侧腿支点的正下方，以满足船体局部强度的要求。2.3 桥吊积载考虑的因素桥吊的横向跨度与甲板宽度大致相同，由于桥吊的自身重量很重，单件重量在千吨以上，且重量分布不一定均匀，分布在四个门腿的重量有几百吨，积载时以下因素要认真考虑：（1）装卸
10、是要靠外力使桥吊从岸上移动到船甲板上或从船甲板上移到岸上的预定位置，整个过程要平稳有序进行，首选的是在门腿下安装轨道，实行轨道滑动装卸。（2）轨道下面要有足够的衬垫板，以保证船甲板的局部强度要求。（3）保证桥吊的重心在船舶的中纵剖面上。所以在装载之前一定要有桥吊的有关资料，如主要尺度、重量、重心位置、受风面积、主要设备保护措施等资料。（4）要事先选定装卸的舷侧，是右舷还是左舷，以便轨道的安装和预定的装卸操作走向。这就要求在制定运输方案之前要反复考察论证。（5）如果甲板宽度不够，或者为调整重心位置而需门腿向一侧偏移时，导致一侧门腿超出甲板宽度，这时需在超出一侧横向加接受载底座，以满足装载要求。（
11、6）船体各舱要专门设计成可在一定范围内调节船舶重心高度、船舶吃水和防自由液面影响的隔舱，以满足受载后船舶稳性以及装卸时根据潮位调整甲板与码头平台的随时水平。（7）位置较低的电机、接线箱和开关箱等电器设备，以及裸露的较精密的机械零件和设备均需用油布等包裹严实，避免海水侵蚀，造成损坏。2.4 桥吊船上积载方法2.4.1 轨道安装方法轨道安装方法如图1，钢轨的铺设有横向和纵向，横向的轨距与门腿横跨度一致，误差应保持在10mm内，轨道下面铺垫强力钢板，钢板直接焊接在甲板上，轨道再焊接在强力钢板上，焊接要牢固，轨道之间用连接板连接定位，轨面不平时，用垫板垫平。2.4.2 桥吊腿侧积载要求由于船舶在海上航
12、行会遇到风浪的危险，船舶摇摆是造成桥吊移动的最大危险，在积载上采取两腿侧轮相互垂直积载，以减少摇摆造成滑动的危险（图1为桥吊的腿轮可以90调整和安装，安装工艺可分别用大型千斤顶顶离轨道，脱开构件连接螺栓，旋转90后再对准连接固定，强度上不变3 装箱桥吊在甲板上的主动力计算公式受力分析是本文的中心内容，通过受力分析，了解桥吊相对于船甲板的相对滑动力和受压力变形趋势，为下一步的桥吊系固和强度计算提供最基础的理论依据。31 风浪中桥吊在甲板上的主动力分析海上运输静态情况很少,在有风浪小倾角的情况下,即船舶倾角小于10o15o（甲板边缘开始入水情况下另外核算）情况下，甲板上积载的货物单元主要受到物体运
13、动的惯性力、风的作用力和浪打的波溅力等三种主动力的作用，这是普遍现象。根据力的分解原理，三种主动力可以分解为纵向、横向和垂向的分力：Fx = Max + Fwx + FsxFy = May + Fwy + FsyFz = Mg Maz式中，Fx-纵向主动力；Fy-横向主动力；Fz-垂向主动力；M -货物单元的质量（重量，t）；ax、 ay 、az-货物单元据其在不同货位时纵向、横向和垂向加速度（m/s2）；Fw(xy)-货物单元所受到纵向或横向的风力（kN）；Fs(xy)-货物单元所受到纵向或横向波溅力。对集装箱桥吊在海上运输而言，纵向主动力Fx受到纵摇加速度力Max、纵向的风力Fwx和纵向波
14、溅力Fsx。由于桥吊主体构架较高，浪打不到那么高，波溅力Fsx可以忽略不计，所以纵向受力Fx只剩下加速度力Max和风力Fwx。即 Fx = Max + Fwx横向主动力Fy受到横摇加速度力May、横向的风力Fwy和横向波溅力Fsy，同理横向波溅力Fsy可以忽略不计，所以横向受力Fy只剩下加速度力May和风力Fwy。即Fy = May + Fwy垂向受力Fz有自身重力Mg、波浪引起的上下垂荡运动的加速度力Maz。但要说明的是，自身重力Mg永恒向下（设向下为+），波浪引起的上下垂荡运动的加速度力Maz有时向上，有时则向下，由低位置向上做加速度运动时，桥吊对船甲板的反作用力为正，这是我们要考虑的主要
15、问题，所以对甲板受力的程度最大的应考虑在船体横倾到一侧且同时由低位置转向上运动的瞬间受力最大状态。即Fz= Mg + Maz综上所述，桥吊整体主动力计算公式为：Fx = Max + FwxFy = May + Fwy （1）Fz= Mg + Maz风的压力可估算：Fwx = PwA wx Fwy = PwA wy式中，Pw -为估算风压强，取Pw =1（kN/m2 ）；A wx-露天甲板上桥吊纵向受风面积（m2）；A wy-露天甲板上桥吊横向受风面积（m2）；（A wx和A wy-厂家应提供的数据。）公式（1）是本文把集装箱桥吊海上运输当作整体的货物组件进行分析的重要结论。3.2 几个加速度值的确定桥吊在运输过程中必须保持刚性不变，所以根据刚性物体的运动学原理和转动定律，加速度： (1)式中，l-是桥吊重心距船舶横纵漂心的距离；M-是船舶所受的合外力矩；J-是船舶的转动惯量。合外力矩M和转动惯量J与船舶的质量、形状、运动状态有关，所以桥吊的加速度a（分纵ax、横ay、垂az）与船舶的质量、形状、运动状态有关。为知道纵
