船舶系固安全评估文件.docx

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船舶系固安全评估文件

“XXX”轮

船舶系固安全评估文件

根据IMO《货物积载与系固安全操作规则》（CSS规则——Codeofsafepracticeforcargostowageandsecuring）的附则13，对非标准货物系固方案有效性的评估方法分为两种：

1）经验评判法；2）计算评判法。

1）经验评判法的评判标准为：

以KN表示的货件重量不大于每一舷系固设备MSL总和，即W≤∑MSLN≥W÷MSL。

2）采用计算评判法，货物单元在装船前，应制定货物积载与系固计划，提出积载的具体要求和系固的具体方案。

在系固方案初拟后，应对其系固效果进行核算，只有经过认真核算并确定系固方案中所设系固设备足以抵御船舶在航行中货件所设外力及外力矩作用，确保货件不致滑动和倾倒后系固方案才能付诸实施。

IMO推荐的非标准货物系固安全有效性评估计算方法如下：

一、货物单元的受力分析

1.作用在货物单元上的主动力

（2-1）

式中：

Fi——船舶运动引起的惯性力，纵、横、垂向；

Fw——甲板货所受的风压力，纵、横向；

Fs——甲板货所受的波溅力，纵、横向。

主动力按船舶坐标系可分解为纵向力Fx、横向力Fy和垂直力Fz。

就积载与系固货物而言，纵向与横向的力是主要的，它们是导致货件水平移动和倾覆的主动力。

其中由于船舶运动产生加速度引起的惯性力是主要的。

加速度的大小与装货位置、船舶摇摆周期有关。

惯性力最大的部位是船舶最前部、最后部和船舷的最高堆装位置。

通常情况下，对货件系固的目的在于防止货件的水平移动和横向倾覆，其垂向移动（垂跃）和纵向倾覆的可能性极小而一般不予考虑。

2.作用在货物单元上的约束力

约束力与货件移动方向相反，由系索提供的系固力和货件与甲板间的摩擦力两部分组成。

按船舶坐标系可分解为纵滑约束力[Fx]、横滑约束力[Fy]、垂跃约束力[Fz]。

二、评估计算方法

1.系索强度

1）破断强度BS

设备在拉伸试验中使其达到破断状态时的拉力（kN）。

2）最大系固负荷MSL

系固设备所允许的最大负荷能力。

它等于破断强度与相关系数

的乘积

（2-2）

系数如表2-1所示。

对于垂直于木纹方向的木材,MSL取0.3kN/cm²；

对于专用系固构件（如集装箱专用系固件），可用其许用工作负荷作为MSL；

当多个不同MSL的系固属具串接使用时，则计算时的MSL应取其中的最小值。

3）计算强度CS

考虑到各系固装置之间的受力的不均匀以及由于装配不当引起的强度降低等原因，系固设备计算强度值应在MSL的基础上考虑到安全系数而确定，安全系数一般取1.35,即：

（2-3）

式中：

MSL——系索的最大系固负荷（系固货物时所允许的最大负荷能力）

表2-1系固设备系数表

设备及材料

（%）

卸扣、环、甲板孔及低碳钢花篮螺丝

50

纤维绳

33

钢丝绳（第一次使用）

80

钢丝绳（重复使用）

30

钢带（第一次使用）

70

链条

50

2.衡准表达式

当纵滑主动力Fx＜纵滑约束力[Fx]，货件不会产生纵向移动；

当横滑主动力Fy＜横滑约束力[Fy]，货件不会产生横向移动；

当横翻主动力矩My＜横翻约束力矩[My]，货件不会产生横向倾覆。

同时满足以上条件时，系固方案符合要求。

3.主动力和主动力矩的确定

1）主动力的确定

由公式（2-1）可知，货件所受纵向力Fx、横向力Fy和垂直力Fz为：

（2-4）

（2-5）

（2-6）

式中：

Fix、Fiy——分别为上甲板货件纵向、横向所受的惯性力，kN；

Fwx、Fwy——分别为上甲板货件纵向、横向所受的风压力，kN；

Fsx、Fsy——分别为上甲板货件纵向、横向所受的波溅力，kN。

①惯性力

的计算

（2-7）

（2-8）

（2-9）

式中：

m——货件质量，t；

ax、ay、az——分别为货件所在位置的纵向、横向和垂向加速度，m/s2。

（2-10）

（2-11）

（2-12）

式中：

aox、aoy、aoz——分别为货件在不同位置时的纵向、横向和垂向基本加速度（见表2-2）；

K1——船长及航速修正系数（见表2-3）；

K2——船宽与初稳性高度比修正系数（见表2-4）。

表2-2基本加速度

垂向货位

横向加速度aoy（m/s2）

纵向加速度aox（m/s2）

上甲板高位

7.16.96.86.76.76.86.97.17.4

3.8

上甲板低位

6.56.36.16.16.16.16.36.56.7

2.9

二层舱

5.95.65.55.45.45.55.65.96.2

2.0

底舱

5.55.35.15.05.05.15.35.55.9

1.5

纵向货位

（距船尾）

0.10.20.30.40.50.60.70.80.9L（船长）

垂向加速度

aoz（m/s2）

7.66.25.04.34.35.06.27.69.2

注：

上表所列基本加速度值的条件为：

无限航区；全年航行；25天一个航次；船长为100m；服务航速为15kn；B/GMo≥13。

表2-3与船长（L）和航速（V）有关的K1修正系数

L（m）

V（kn）

50

60

70

80

90

100

120

140

160

180

200

9

1.20

1.09

1.00

0.92

0.85

0.79

0.70

0.63

0.57

0.53

0.49

12

1.34

1.22

1.12

1.03

0.96

0.90

0.79

0.72

0.65

0.60

0.56

15

1.49

1.36

1.24

1.15

1.07

1.00

0.89

0.80

0.73

0.68

0.63

18

1.64

1.49

1.37

1.27

1.18

1.10

0.98

0.89

0.82

0.76

0.71

21

1.78

1.62

1.49

1.38

1.29

1.21

1.08

0.98

0.90

0.83

0.78

24

1.93

1.76

1.62

1.50

1.40

1.31

1.17

1.07

0.98

0.91

0.85

表2-4与B/GMo＜13时有关的K2修正系数

B/GMo

7

8

9

10

11

12

13

上甲板高位

1.56

1.40

1.27

1.19

1.11

1.05

1.00

上甲板低位

1.42

1.30

1.21

1.14

1.09

1.04

1.00

二层舱

1.26

1.19

1.14

1.09

1.06

1.03

1.00

底舱

1.15

1.12

1.09

1.06

1.04

1.02

1.00

②上甲板货件所受风压力

的确定

（2-13）

（2-14）

式中：

Pw——估计风压强，取Pw=1，kN/m2；

Awx、Awy——分别为上甲板货件的纵向、横向受风面积，m2；

Awx=货宽×货高；Awy=货长×货高

③上甲板货件所受波溅力

的确定

（2-15）

（2-16）

式中：

Ps——估计波溅压强，取Ps=1，kN/m2；

Asx、Asy——分别为上甲板货件纵向、横向受波溅面积，m2；

Asx=货宽×货高；Asy=货长×货高（货高一般取2m以内）

实际的波溅力远大于上述计算值，上述值系指采取保护措施后的残余波溅力。

2）主动力矩的计算

（2-17）

式中：

lz——横翻力臂，即货件横向倾覆力臂，m。

为货件重心高度，一般可取货高的一半。

如图2-15所示。

图2-15货件横向倾覆力臂lz

4.约束力和约束力矩的计算

1）纵滑约束力

（2-18）

式中：

μ——货件底部与衬垫材料或船体结构之间的磨擦系数（木材与木材取0.4，钢与木材、钢与橡胶取μ=0.3,干燥的钢与钢取μ=0.1,潮湿的钢与钢取μ=0）；

α——纵向系固角；

az———货件所在位置的垂向加速度，m/s2；

cs——纵向系固设备计算强度；

f——

或查表计算（见表2-5）。

如图2-16所示：

系索提供的约束力水平分量为：

即

（2-19）

图2-16f值的求取

表2-5作为μ和α函数的f值（

）

α

μ

-30

-20

-10

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

0.3

0.72

0.84

0.93

1.00

1.04

1.04

1.02

0.96

0.87

0.76

0.62

0.47

0.30

0.1

0.82

0.91

0.97

1.00

1.00

0.97

0.92

0.83

0.72

0.59

0.44

0.27

0.10

0.0

0.87

0.94

0.98

1.00

0.98

0.94

0.87

0.77

0.64

0.50

0.34

0.17

0.00

2）横滑约束力

（2-20）

式中：

μ——磨擦系数；

α——横向系固角；

cs——横向系固设备计算强度；

f——

（见表2-5）。

3）横翻约束力矩

（2-21）

式中：

——稳定力臂，即货件重心至横向翻倒轴的横向距离，m。

横向对称的货件，可取底部宽度的一半。

——系固力臂，即横向翻倒轴至各系索的垂直距离，m。

如图2-17所示：

即

（2-22）

图2-17系固力臂的计算

如图2-18所示：

系索提供的约束力矩为：

即

（2-23）

图2-18系固力臂的计算

式中：

h——系固点高度，m；

b——货物宽度，m；

α——横向系固角；

cs——横向系固设备计算强度，kN。

有鉴于此，XXXX船务有限公司组织人员于20XX年XX月XX日在XX港对“XXX”轮装载钢材的系固安全有效性进行了评估，评估采用计算评判法。

系固方案核算/计算过程如下：

1.船舶资料

船长：

115.00m；船宽：

18.00m；船舶航速：

11.0kn；初稳性高度：

1.39m。

2.货物资料

垂向货位：

上甲板低位；纵向货位：

距船尾0.75倍船长；货物重量：

35.00t；货物长×宽×高：

12×3.5×3.5m；系固点高度：

2.7m；磨擦系数：

0.3。

3.系索资料

横向加两大道钢丝系索，纵向加一大道钢丝系索，其参数为：

两道横向系索的系固角均取：

35º；纵向系索系固角取：

40º；

每道横向索系的MSL均取：

132kN；纵向索系MSL：

132kN。

要求校核典型舱面货物单元的系固强度？

解：

具体计算结果见计算表-1，-2，-3，-4，-5，-6：

计算表-1有关船舶资料表

船长L（m）

航速V（节）

船宽B（m）

GM（m）

B/GM

115.0

11.0

18.0

1.39

12.9

计算表-2有关货物资料表

垂向

货位

纵向货位（距船尾）

货物重量

（t）

货物尺度

横翻力臂

（m）

系固点

高度

（m）

货重心距支点横距（m）

磨擦系数

μ

长

（m）

宽

（m）

高

（m）

（1）

（2）

（3）

（4）

（5）=（4）/2

（6）

（7）=（3）/2

（8）

上甲板低位

0.75

35

12

3.5

3.5

1.75

2.7

1.75

0.3

计算表-3有关系索数据表

系索编号

横向系索

纵向系索

左/右

系

固

角

MSL

CS

系固力臂

f

CS•f

CS•

前/后

系

固

角

MSL

CS

f

CS•f

（9）

（10）

（11）=

（10）

/1.35

（12）*

（13）

（11）×（13）

（11）×（12）

（14）

（15）

（16）=

（15）/1.5

（17）

（16）×（17）

1

左

35

132

97.8

4.22

0.99

96.8

371.4

前

40

132

97.8

0.96

93.7

2

右

35

132

97.8

4.22

0.99

96.8

371.4

（18）

（19）

（20）

合计

（左）

193.6

742.8

合计

前

93.7

（右）

193.6

742.8

后

93.7

注*（12）=[（3）+（6）/tan（9）]•sin（9）

计算表-4甲板货物单元的风压力和波溅力计算表

风压力

波溅力

横向风压力

纵向风压力

横向波溅力

纵向波溅力

（21）=

（2）×（4）

（22）=（3）×（4）

（23）=2×

（2）

（24）=2×（3）

42

12.2

24

7

计算表-5货物单元的加速度计算表

基本加速度

K1

K2

修正后的加速度

m（g-az）

aoy

aox

aoz

ay

ax

az

（25）

（26）

（27）

（28）

（29）

（30）=

（25）×（28）×（29）

（31）=

（26）×

（28）

（32）=

（27）×

（28）

（33）=

（1）×（9.81

-（32））

6.4

2.9

6.9

0.8

1.0

5.12

2.32

5.52

150.15

计算表-6货物单元的运动情况核查表

横向移动核查

横向倾覆核查

纵向移动核查

横向移动力

Fy

横向约束力

[Fy]

合格否？

Fy<[Fy]?

横向倾覆力矩My

横向约束力矩[My]

合格否？

My<[My]

纵向移动力

Fx

纵向约束力

[Fx]

合格否？

Fx<[Fx]?

（34）

（35）

（36）

（37）

（38）

（39）

（1）×（30）

+（21）+（23）

9.81×

（1）×（8）+（18）

（34＜（35）

?

（34）×（5）

9.81×

（1）×（7）

+（19）

（36）＜（37）

?

（1）×（31）

+（22）+（24）

（33）×（8）

+（20）

（38）＜（39）

?

245.2

296.6

合格

429.1

1269.4

合格

100.4

138.7

合格

注：

对货件的系固一般要求横向左右对称、纵向前后对称，所以只需核查横向的一侧和纵向的一端即可。

但如果横向左右不对称或/和纵向前后不对称，则对横向两侧或/和纵向两端应分别予以核查。

评估结论：

经过核查，舱面货物单元的系固强度及系固方案合格。

XXXX船务有限公司

20XX年XX月XX日