火箭運(yùn)輸船特種貨件吊運(yùn)技術(shù)研討

江成波　陳曉國(guó)

【摘 要】本文介紹了火箭運(yùn)輸船在特種貨件運(yùn)輸任務(wù)各個(gè)程序中的主要重難點(diǎn)和注意點(diǎn)，以及特種貨件積載關(guān)鍵、裝卸要點(diǎn)，特種貨件的綁扎計(jì)算和海上運(yùn)輸途中的保管與檢查等內(nèi)容。

【關(guān)鍵詞】火箭運(yùn)輸船;特種貨件;吊裝;運(yùn)輸

中圖分類(lèi)號(hào)： U674.13文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A文章編號(hào)： 2095-2457（2019）27-0203-003

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.27.091

0 引言

為了進(jìn)一步滿足我國(guó)載人探月和深空探測(cè)等任務(wù)的需求，充分利用海南地區(qū)低緯度地理優(yōu)勢(shì)以增大火箭發(fā)射初速度，同時(shí)降低火箭發(fā)射后對(duì)陸地居民生活的影響，中國(guó)首批運(yùn)載火箭運(yùn)輸船應(yīng)運(yùn)而生;專門(mén)擔(dān)負(fù)將組裝好的火箭或火箭分段由天津運(yùn)往海南文昌發(fā)射中心的工作。本文對(duì)火箭運(yùn)輸船特種貨件的吊裝和運(yùn)輸技術(shù)進(jìn)行闡述，并就火箭海上運(yùn)輸任務(wù)的最大重難點(diǎn)進(jìn)行分析，為扎實(shí)開(kāi)展火箭海上運(yùn)輸任務(wù)提供有力支撐。

1 特種貨件吊裝的關(guān)鍵技術(shù)

1.1 特種貨件吊裝概念

特種貨件是指單件體積過(guò)大或過(guò)長(zhǎng)、重量超過(guò)一定界限的貨物。我國(guó)港航計(jì)費(fèi)規(guī)定，每件超過(guò)3噸為重件，長(zhǎng)度超過(guò)9米為長(zhǎng)大件;國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，每件重量超過(guò)40噸為超重件;長(zhǎng)度超過(guò)12米為超長(zhǎng)件，高度或?qū)挾瘸^(guò)3米為超高或超寬件。而火箭運(yùn)輸船特種貨件的裝卸和運(yùn)輸又涉及到了海洋運(yùn)輸實(shí)務(wù)、吊裝學(xué)、海洋力學(xué)等多門(mén)學(xué)科和技術(shù)，是國(guó)家火箭發(fā)射航天事業(yè)的重要組成部分。

1.2 船載吊車(chē)性能以及起吊能力

火箭運(yùn)輸船通常配備兩臺(tái)由德國(guó)NMF公司生產(chǎn)的船用120噸全回轉(zhuǎn)克令吊，聯(lián)吊模式下可一次起重192噸重物，（雙機(jī)聯(lián)吊模式吊重取兩吊車(chē)極限負(fù)荷相加的80%。）

船艇吊裝不僅僅要考慮吊車(chē)承重能力，還需考慮船舶穩(wěn)性與船舶姿態(tài)控制系統(tǒng)的調(diào)節(jié)能力，考慮風(fēng)浪以及潮水的影響下船舶本身的搖擺以及升沉，要想保證吊裝定位的精度和運(yùn)輸效率，對(duì)吊裝操作手與指揮員有著極高的技術(shù)要求。

1.3 特種貨件的積載

根據(jù)貨物特點(diǎn)和船舶承受能力，對(duì)裝船的貨物謹(jǐn)慎而又適當(dāng)?shù)亩逊抛鳂I(yè)稱為積載。特種貨件具有重量大，體積大，外觀尺寸不規(guī)矩等特點(diǎn)，所以對(duì)船舶及其相關(guān)的貨運(yùn)技術(shù)有特別的要求。體現(xiàn)在積載上主要應(yīng)注意以下幾點(diǎn)。

1.3.1 必須明確正確積載是特種貨件吊運(yùn)的關(guān)鍵

（1）要對(duì)貨主提供的特種貨件設(shè)備主要尺寸和有關(guān)圖紙（包括：起吊點(diǎn)、貨物的重心、貨物吊裝是否有特別要求和需要專用吊具進(jìn)行裝卸作業(yè)等）有個(gè)全面了解。

（2）在對(duì)特種貨件進(jìn)行積載定位時(shí)，要考慮本船的大艙具體位置、尺寸和重吊在不同吊重能力是的跨距以及特種貨件本身的形狀、吊點(diǎn)、綁扎點(diǎn)的位置，進(jìn)行認(rèn)真研究。

（3）在配載時(shí)要同時(shí)考慮到貨物的積載位置要便于特種貨件的裝卸、襯墊和綁扎需要，確保貨物運(yùn)輸安全。

（4）要熟悉船舶的各項(xiàng)技術(shù)數(shù)據(jù)，避免不仔細(xì)研究盲目定位，產(chǎn)生許多問(wèn)題。

（5）使用聯(lián)吊作業(yè)時(shí)要考慮特種貨件的尺寸，太小是無(wú)法使用聯(lián)吊的。

（6）特種貨件吊裝積載時(shí)還應(yīng)特別注意特種貨件設(shè)備的高度加上吊帶高度和本船可吊高度（在一定的負(fù)荷跨距時(shí)，從絞到最高處的吊鉤到艙蓋的高度），防止吊物無(wú)法越過(guò)船舷。

1.3.2 特種貨件積載前一定要計(jì)算局部強(qiáng)度，保證船體強(qiáng)度不受損壞

（1）特種貨件設(shè)備由于重量重，形狀不規(guī)則，特別要注意的是有些設(shè)備底部接觸面積很小，又沒(méi)有合適的運(yùn)輸支撐托架或支架，在配載時(shí)一定要注意甲板的局部受力強(qiáng)度，要根據(jù)貨物的底部接觸面積和本船的艙蓋的局部負(fù)荷強(qiáng)度，配積載在合適的位置，要絕對(duì)避免超過(guò)局部強(qiáng)度的許可負(fù)荷，造成船體受損。

（2）要認(rèn)真研究特種貨件設(shè)備的圖紙，進(jìn)行積載定位，采用恰當(dāng)?shù)姆椒ㄊ褂煤线m的襯墊材料，減小局部的負(fù)荷，以確保安全。同時(shí)要考慮和注意到由于使用襯墊減小局部負(fù)荷時(shí)，使用襯墊而增加的貨物高度。

（3）對(duì)于特別重的大件要盡量配在貨艙的艙底，如果要裝在中層艙或者上層艙，由于強(qiáng)度不足，則需使用方木或者底座進(jìn)行襯墊，減輕局部負(fù)荷。

1.3.3 特種貨件積載時(shí)要保證船舶具有適度穩(wěn)性

重心越低，穩(wěn)性越好，但船舶又會(huì)因?yàn)閺?fù)原力矩過(guò)大而產(chǎn)生劇烈搖擺;重心偏高，穩(wěn)性又會(huì)顯得不夠，所以提出了適度穩(wěn)性的要求。適度穩(wěn)性通常指的是一個(gè)范圍，而不是一個(gè)確定的數(shù)值，船舶配載時(shí)，應(yīng)根據(jù)各船的具體情況，憑經(jīng)驗(yàn)確定各層艙的重量配比，以控制重心高度，達(dá)到適度穩(wěn)性的要求。

1.3.4 特種貨件積載時(shí)要保證船舶具有適度的吃水差

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傾，而不允許有首傾。因?yàn)檫m當(dāng)?shù)奈矁A有利于螺旋槳和舵的工作，也可以防止船首上浪。有時(shí)船舶通過(guò)淺航道，為了多裝貨也會(huì)要求平吃水，沒(méi)有吃水差。船舶在積載中應(yīng)按實(shí)際情況滿足船舶對(duì)吃水差的要求。

1.4 特種貨件的安全裝卸要點(diǎn)

特種貨件由于其重量大，尺寸大，形狀不規(guī)則，其裝卸遠(yuǎn)比一般貨物復(fù)雜的多。為了確保特種物件的安全裝卸，必須做到以下幾點(diǎn)：

特種貨件通常要通過(guò)本船的重吊來(lái)裝卸，所以平時(shí)對(duì)重吊要按規(guī)定進(jìn)行保養(yǎng)，是重吊處于隨時(shí)可用狀態(tài)。

在裝卸特種貨件之前還要對(duì)重吊做有必要的檢查和測(cè)試，確保安全可靠，因?yàn)橛捎谥氐踉O(shè)施有缺陷而導(dǎo)致的重大事故情況時(shí)有發(fā)生，例如，2006年在美國(guó)的休斯頓港，有一艘重吊船由于重吊吊貨鋼絲斷裂，導(dǎo)致600噸重的特種貨件墜落，幸好有一半砸在碼頭，另一半砸在船上，沒(méi)有造成人員傷亡，但船體嚴(yán)重傾斜，差點(diǎn)傾覆。

特種貨件通常是由重吊船舶本身備有的吊索、吊架、橫梁來(lái)起吊，所以要對(duì)自備的吊索、吊具進(jìn)行經(jīng)常性的維護(hù)、保養(yǎng)、檢查，確?？梢园踩褂谩Ｒ?yàn)?，由于吊索、吊具的斷裂一樣?huì)導(dǎo)致貨損船毀的事故，必須引起高度重視。

在裝卸特種貨件時(shí)，要根據(jù)特種貨件的重量、吊點(diǎn)的位置選擇合適的負(fù)載、合適長(zhǎng)度的吊索吊具。

有的貨物由于形狀不規(guī)則，不可能直接將吊索作用于貨物，需要使用橫梁或者橫梁組合，有的需要使用貨主提供的專用吊具，相關(guān)船員應(yīng)該熟悉本船橫梁及其組合的正確使用方法。

在起吊前，一定要檢查吊點(diǎn)是否正確，吊索是否掛牢在吊點(diǎn)處，吊點(diǎn)不正確會(huì)導(dǎo)致貨物墜落和船毀、貨毀、人員傷亡。

另外，為了保證卸貨的順利安全，最好在裝卸貨物時(shí)將有關(guān)操作過(guò)程進(jìn)行拍照留存，給卸貨港作業(yè)提供參考。使用貨主提供的專用吊具，必須要有安全負(fù)荷證明，同時(shí)要按照體系要求對(duì)外部提供的設(shè)備進(jìn)行登記，并將記錄表報(bào)送上級(jí)。

在裝卸特種貨件時(shí)，要注意船舶穩(wěn)性和橫傾角，使用壓載水調(diào)節(jié)橫傾角。

（1）因?yàn)樘胤N貨件的重量相對(duì)較大沒(méi)裝卸時(shí)使用船用重吊，由于貨物重心在垂向位置上移動(dòng)，是船舶穩(wěn)性發(fā)生變化，同時(shí)貨物的重心也在變化，同時(shí)貨物的重心在橫向位置上也有移動(dòng)，產(chǎn)生橫傾力矩，使船舶產(chǎn)生橫傾角，穩(wěn)性的變化過(guò)大及產(chǎn)生的橫傾角過(guò)大，對(duì)貨物的裝卸及船舶的安全都是極為不利的，輕則克令吊停止工作，重則會(huì)導(dǎo)致船舶傾覆。

（2）一般裝卸特種貨件時(shí)用壓載水來(lái)調(diào)整橫傾，火箭運(yùn)輸船配備有自動(dòng)抗橫傾壓載水系統(tǒng)，裝卸特種貨件時(shí)應(yīng)該開(kāi)啟該系統(tǒng)并確保其正常工作。（我船一般采取手動(dòng)調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)預(yù)壓、起吊、重物下放等操作。）

在吊裝人員自行裝卸特種貨件時(shí)，無(wú)論單吊還是抬吊，都必須嚴(yán)格按照重吊操作規(guī)程實(shí)施。

（1）作業(yè)前，調(diào)節(jié)系纜，以防船身游動(dòng)影響安全作業(yè)。

（2）應(yīng)停止其他船吊作業(yè)，以防其他船吊裝卸貨物引起船身晃動(dòng)影響重吊的穩(wěn)定導(dǎo)致貨物觸碰。

（3）特種貨件起吊前，應(yīng)在吊點(diǎn)出系好長(zhǎng)度足夠的繩索，以控制大件的偏轉(zhuǎn)。

（4）如貨物相互靠的比較緊，還要用充氣碰墊進(jìn)行保護(hù)，避免發(fā)生貨物直接擦碰。

（5）吊裝人員裝卸特種貨件時(shí)，船上要做好監(jiān)裝監(jiān)卸并提供必要指導(dǎo)。

對(duì)大批特種貨件的裝卸，應(yīng)編制特種貨件裝卸計(jì)劃，根據(jù)本船重吊的跨距，編制中特種貨件裝卸次序，以便順利裝卸。

2 特種貨件海上運(yùn)輸

2.1 特種貨件的綁扎計(jì)算

貨物自身受力計(jì)算。

在船舶正平的情況下，貨物重力是始終垂直甲板平面的。為研究方便，在船舶傾斜時(shí)，將貨物的重力分解成平行于甲板前后、左右和上下方向的力，如圖1所示。上下的力不能引起貨物的上下移動(dòng);由于船舶的縱傾角度較小，貨物前后方向的力也不能引起貨物移動(dòng);由于船舶橫搖角度較大，左右方向的分力較大，一般會(huì)導(dǎo)致貨物移動(dòng)。國(guó)際海事組織（IMO）推薦裝運(yùn)甲板貨物的受力可以用以下方法計(jì)算：

（1）貨件所受的橫向水平力Fy為貨件的重量P：即Fy=P（t）;貨件所受的垂直力Fz為1.4倍貨件的重量P：即Fz=1.4P（t）;

（2）貨件所受的縱向水平力Fx為0.3倍貨件的重量P：即Fx=0.3P（t）。

（3）貨物移動(dòng)時(shí)的摩擦力。貨物只有在移動(dòng)時(shí)才能產(chǎn)生該力，它的大小視襯墊材料而定，如用木材，它的摩擦系數(shù)為0.3。

（4）船舶搖擺時(shí)所產(chǎn)生的貨物慣性力。

貨物只有在以上三種力不平衡的情況下才能移動(dòng)，只有移動(dòng)才能產(chǎn)生慣性力。在運(yùn)輸過(guò)程中必須克服這種慣性力，使慣性力小于貨物在各個(gè)方向上系固索具的額定受力。

各種綁扎用具的強(qiáng)度。

（1）鋼絲繩。船上用于系固的鋼絲繩一般是6×24的不鍍鋅鋼絲繩，這種鋼絲繩使用時(shí)間短、易腐蝕，故常用在艙內(nèi)系固或短途運(yùn)輸?shù)呐撁嫦倒?。其破斷?qiáng)度的近似計(jì)算公式如式（1）所示。

P=KC2（1）

式中：P為破斷強(qiáng)度，單位是kg;K為系數(shù)，軟鋼絲繩一般為400/6;C為周長(zhǎng)，單位為cm。其使用強(qiáng)度在一般為破斷強(qiáng)度的1/6，如在甲板上使用，其強(qiáng)度還應(yīng)降低約30%。要注意的是在鋼絲繩質(zhì)量證書(shū)或國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中所查得的破斷負(fù)荷是單根鋼絲破斷負(fù)荷的總和，搓成繩索后，其破斷強(qiáng)度只有上述強(qiáng)度的87%。

（2）系固鏈條。它的強(qiáng)度是以鏈的直徑為依據(jù)，受力后不會(huì)伸長(zhǎng)。其使用壽命長(zhǎng)，易彎曲，它必須與緊鏈器配套使用。

2.2 特種貨件綁扎的實(shí)施

要確保特種貨件的安全優(yōu)質(zhì)運(yùn)輸，關(guān)鍵是要做好特種貨件的綁扎加固和途中的保養(yǎng)檢查。

特種貨件的綁扎加固。船舶在航行中受到風(fēng)浪影響會(huì)引起橫搖或者縱搖，如綁扎不牢固，會(huì)引起特種貨件移動(dòng)，特種貨件一旦移動(dòng)，輕則發(fā)生事故，重則導(dǎo)致船毀人亡。以前對(duì)一般貨物綁扎很多人都是估計(jì)的，沒(méi)有按照IMO要求船舶配備的《系固手冊(cè)》進(jìn)行計(jì)算，但特種貨件綁扎靠估計(jì)是不行的。船舶裝運(yùn)特種貨件設(shè)備是要做到以下幾點(diǎn)：

一定要嚴(yán)格按照IMO要求船舶配備的《系固手冊(cè)》對(duì)所裝載的特種貨件進(jìn)行受力綁扎系固計(jì)算。

根據(jù)所裝的特種貨件的特性選用正確的綁扎方法和工具材料。要注意綁扎的角度，各道綁扎索要受力均勻，綁扎要左右、前后對(duì)稱，綁扎道數(shù)一定要足夠達(dá)到計(jì)算所需的系固力。

要避免多根綁扎索集中在一個(gè)地鈴上，一般不超過(guò)兩根綁扎索。如果綁扎點(diǎn)不夠的話，可加焊工字鋼，增加系固力，也可以用方木進(jìn)行襯墊，但襯墊時(shí)要選擇合適的部位不要損壞貨物。

綁扎時(shí)要特別注意避免綁索直接接觸貨物表面壓損或磨損物件，應(yīng)在綁扎部位先加鋪墊，如橡皮、麻布袋等。

要避免使用銹蝕嚴(yán)重強(qiáng)度不符合要求的綁扎件，造成貨損。

船舶應(yīng)按照《系固手冊(cè)》及船上其他規(guī)定，對(duì)船舶的綁扎固定件定期進(jìn)行清點(diǎn)、整理、保養(yǎng)檢查，確保貨物加固綁扎符合安全需要。

同時(shí)值得注意的是船舶要根據(jù)航次裝貨計(jì)劃，仔細(xì)計(jì)算所需的綁扎、墊襯材料，根據(jù)船上實(shí)際可用的數(shù)量及時(shí)向上級(jí)提出申領(lǐng)。

2.3 航行中的保管檢查

由于特種貨件往往重量重，有的接觸面積小，在航行途中，隨著船體顛簸、振動(dòng)，海浪沖擊，所墊的方木會(huì)下沉，綁扎索會(huì)松動(dòng)，發(fā)現(xiàn)松動(dòng)要立即重新收緊，是所有的綁扎索受力均勻，不要因?yàn)槭芰Σ痪鴮?dǎo)致過(guò)渡受力的綁扎索崩斷。

船舶要每天對(duì)所裝載的特種貨件綁扎和固定情況進(jìn)行認(rèn)真仔細(xì)的檢查，并將檢查的貨物狀況及時(shí)上報(bào)。

當(dāng)船舶根據(jù)氣象預(yù)報(bào)可能遇到大風(fēng)浪，則在進(jìn)入風(fēng)浪區(qū)前，要仔細(xì)檢查大件綁扎情況，必要時(shí)增加綁索，進(jìn)入風(fēng)浪區(qū)后，船長(zhǎng)要根據(jù)海況及時(shí)調(diào)整航向航速，盡量避免船體和貨物受到過(guò)大沖擊，出風(fēng)浪區(qū)后要及時(shí)檢查特種貨件綁扎安全情況，確保特種貨件安全。

如在航行途中貨物出現(xiàn)問(wèn)題，船舶應(yīng)恪盡職守及時(shí)采取相應(yīng)措施，把貨物損壞程度降低至最小，并及時(shí)上報(bào)。

在這里提出船舶在大風(fēng)浪中航行，主要是船長(zhǎng)根據(jù)船舶的受浪情況和主機(jī)工況，調(diào)整航向航速，盡量避免長(zhǎng)時(shí)間的橫搖或者頂浪前后劇烈顛簸，一定要大幅度的減速和改向，確保船舶及貨物安全。

3 結(jié)束語(yǔ)

在火箭運(yùn)輸船力量剛剛形成，執(zhí)行任務(wù)能力日趨成熟的今天，特種貨件吊裝及運(yùn)輸技術(shù)水平的重要地位愈發(fā)顯現(xiàn)，同時(shí)許多技術(shù)難題還在實(shí)踐中探索和檢驗(yàn)，作為工程人員將加強(qiáng)理論知識(shí)的學(xué)習(xí)的同時(shí)結(jié)合工作實(shí)踐，為船舶海上特種物件的運(yùn)輸打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

【參考文獻(xiàn)】

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[2]船舶貨物系固手冊(cè).上海中升貿(mào)易有限公司.

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