CN104724252A - 一种车辆在汽车滚装船上的系固方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于放射性物品运输技术领域，具体涉及一种车辆在汽车滚装船上的系固方法。本发明的方法包括以下步骤：确定系固计算加速度；确定汽车车轮与甲板的摩擦系数；计算外力假设；确定系索数量；系索布局。本发明的方法解决了现有滚装船系固方法不能横向防滑的技术问题，通过增加系点、系索数量，实现在7级风下沿海航区汽车滚装形式安全运输放射性物品。
Description
技术领域
本发明属于放射性物品运输技术领域，具体涉及一种车辆在汽车滚装船上的系固方法。
背景技术
现行的汽车滚装船上的车辆系固是按照SOLAS《国际海上人命安全公约》1994修正案、IMO A.714（17）决议《货物积载和系固安全操作规则》、MSC/745《编制货物系固手册导则》、CCS《货物系固手册编制指南》等相关规定，计算车辆甲板系固及系索强度要求，其只对防止车辆前后滑动、翻转做出了规定，缺少防止横向滑动的规定。IMDG CODE35-10版《国际海运危险货物规则》、GB11806-2004《放射性物质安全运输规程》等法规中没有对放射性物品汽车滚装海运做出规定。
按照现行系固手册编制的规定，没有防止横向滑动的措施，且所计算得到的系固方案不能满足放射性物品安全运输对新燃料组件运输受力的要求。而放射性物品运输的相关法规没有对汽车滚装海运做出规定，致使放射性物品汽车滚装海运的车辆系固领域没有可执行的标准。
发明内容
本发明需要解决的技术问题为：现有技术中的滚装船系固方法，不能实现横向防滑，难以满足放射性物品安全运输要求。
本发明的技术方案如下所述：
一种车辆在汽车滚装船上的系固方法，包括以下步骤：步骤1.确定系固计算加速度；步骤2.确定汽车车轮与甲板的摩擦系数；步骤3.计算外力假设；步骤4.确定系索数量；步骤5.系索布局。
作为优选方案：
步骤1中，选取7级风下主甲板最大加速度作为系固计算加速度；
步骤2中，确定汽车车轮与甲板的摩擦系数μ=0.0；
步骤3中，通过下式进行纵、横、垂三个方向作用在货物单元上的外力计算：
F(X，Y，Z)=m×a(X，Y，Z)+FW(X，Y)+FS(X，Y)
式中：
F(X，Y，Z)---纵、横、垂向力；
m---货物单元的质量；
a(X，Y，Z)---纵、横、垂向加速度；
FW(X，Y)---由风压造成的纵、横向力；
FS(X，Y)---由浪折击造成的纵、横向力；
步骤4包括以下步骤：
步骤4.1.确定防止横向滑动的系索数量
防止横向滑动的系索数量n1满足以下关系：
F(Y)≦μ·m·g+cs1·f1+cs2·f2+……+csn1·fn1
式中：
F(Y)---步骤3所述横向力；
μ---磨擦系数，μ可以等于0.0；
m---货物单元质量；
g---重力加速度，取9.81m/s2；
csi---第i根防横向滑动系索的计算强度；
fi---μ和垂向系固角α的函数，fi=μ·sinα·cosα；
步骤4.2.确定防止横向翻转的系索数量
防止横向滑动的系索数量n2满足以下关系：
F(Y)·h≦b·m·g+cs’l·λ1+cs’2·λ2+……+cs’n2·λn2
式中：
h---货物翻转力臂；
b---货物稳定力臂；
cs’i---第i根防横向翻转系索的计算强度；
λi---第i根防横向翻转系索的系固力臂；
步骤4.3.确定防止纵向滑动的系索数量
，防止横向滑动的系索数量n3满足以下关系：
F(X)≦μ(mg-F(Z))+cs”1·f1+cs”·f2+……+cs”·fn3
式中：
F(X)---步骤3所述纵向力；
F(Z)---步骤3所述垂向力；
cs”i---第i根防纵向滑动系索的计算强度；
fi---μ和垂向系固角α的函数，fi=μ·sinα·cosα。
步骤5中，防横向滑动系索一端连接汽车、一端连接滚装船地铃，左右对称、均匀分布于汽车左右两侧；防横向翻转系索一端连接汽车、一端连接滚装船地铃，左右对称分布于汽车汽车斜前方和斜后方；防纵向滑动系索一端连接汽车、一端连接滚装船地铃，左右对称分布于汽车汽车斜前方和斜后方和正前方。
本方案在现行规定的基础上，固定选取在7级风下主甲板最大加速度值、加大安全和保守选择汽车车轮与甲板的摩擦系数μ=0.0，按照力的平衡原则，计算出外力假设，通过车辆运输稳定性分析，分别计算出防止横向滑动、纵向滑动、横向翻转所需的系索数量，通过增加横向防滑系索点、各向系索数量实现放射性物品汽车滚装海运时X、Y、Z三个方向受到的加速度值均小于安全运输的规定限值。
本发明的有益效果为：
本发明的一种车辆在汽车滚装船上的系固方法，通过增加系点、系索数量，实现在7级风下沿海航区汽车滚装形式安全运输放射性物品。
附图说明
图1为本方法的系索分布示意图。
图1（a）为正视图；
图1（b）为左视图；
图1（c）为右视图；
图1（d）为俯视图。
图中，1-地铃，2-防止横向滑动的系索，3-防止横向翻转的系索，4-防止纵向滑动的系索。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的一种车辆在汽车滚装船上的系固方法进行详细说明。
步骤1.确定系固计算加速度
现有技术中，《国际海运危险货物规则》给出了集装箱船舶运输中的假定条件下基本加速度，但集装箱与汽车滚装的系固形式不同，加之适用条件涵盖太广泛，所以此加速度取值达到了2g。经过计算，按此加速度取值不能适用于汽车滚装系固，没有可操作性。
本方法根据CCS《货物系固手册编制指南》给出的基本加速度，结合目前放射性物品汽车滚装海运均在沿海航区、航行风级限制为不大于7级风的实际情况，参考《货物系固手册编制指南》中“所有船舶，不管堆装位置、稳性和堆装条件、季节和营运区域”计算加速度最大取值为1g的规定，最终确定选取7级风下主甲板最大加速度作为系固计算加速度。
依据船舶设计单位提供的《船舶车辆系固计算书》对不同风力条件下计算出的主甲板最大加速度值。所述7级风下主甲板最大加速度通过《船舶车辆系固计算书》获取。
步骤2.确定汽车车轮与甲板的摩擦系数
《国际航行船舶货物系固手册》规定汽车车轮与甲板的摩擦系数是μ橡胶-钢=0.3。由于本方法适用于放射性物品运输，故采取更加安全保守的策略，确定汽车车轮与甲板的摩擦系数μ=0.0。
步骤3.计算外力假设
按照力的平衡原则计算外力假设，以保证纵、横、垂三个方向同时达到平衡。在纵、横、垂三个方向作用在货物单元上的外力计算：
F(X，Y，Z)=m×a(X，Y，Z)+FW(X，Y)+FS(X，Y)
式中：
F(X，Y，Z)---纵、横、垂向力；
m---货物单元的质量；
a(X，Y，Z)---纵、横、垂向加速度；
FW(X，Y)---由风压造成的纵、横向力；
FS(X，Y)---由浪折击造成的纵、横向力。
若甲板为遮蔽区域，则FW(X，Y)和FS(X，Y)忽略不计。
步骤4.确定系索数量
现行的系固手册只对防止车辆前后滑动、翻转做出了规定，因计算方法的不同，对横向滑动通常是忽略不计。本方法按照力的平衡原则计算外力假设后，参照《国际海运危险货物规则》中用集装箱海上运输放射性物品的相关规定，专门增加了防止横向滑动的系索要求，以实现纵、横、垂三个方向同时达到平衡。
步骤4.1.确定防止横向滑动的系索数量
为保证防止横向滑动，防止横向滑动的系索数量n1满足以下关系：
F(Y)≦μ·m·g+cs1·f1+cs2·f2+……+csn1·fn1
式中：
F(Y)---步骤3所述横向力；
μ---磨擦系数，μ可以等于0.0；
m---货物单元质量；
g---重力加速度，取9.81m/s2；
csi---第i根防横向滑动系索的计算强度；
fi---μ和垂向系固角α的函数，fi=μ·sinα·cosα。（见下表）
步骤4.2.确定防止横向翻转的系索数量
为保证防止横向滑动，防止横向滑动的系索数量n2满足以下关系：
F(Y)·h≦b·m·g+cs’l·λ1+cs’2·λ2+……+cs’n2·λn2
式中：
h---货物翻转力臂；
b---货物稳定力臂；
cs’i---第i根防横向翻转系索的计算强度；
λi---第i根防横向翻转系索的系固力臂。
所述货物翻转力臂和货物稳定力臂在CCS《货物系固手册编制指南》中对汽车滚装有明确规定。
步骤4.3.确定防止纵向滑动的系索数量
为保证防止横向滑动，防止横向滑动的系索数量n3满足以下关系：
F(X)≦μ(mg-F(Z))+cs”1·f1+cs”·f2+……+cs”·fn3
式中：
F(X)---步骤3所述纵向力；
F(Z)---步骤3所述垂向力；
cs”i---第i根防纵向滑动系索的计算强度；
fi---μ和垂向系固角α的函数，fi=μ·sinα·cosα。
步骤5、系索布局
防横向滑动系索一端连接汽车、一端连接滚装船地铃，左右对称、均匀分布于汽车左右两侧；防横向翻转系索一端连接汽车、一端连接滚装船地铃，左右对称分布于汽车汽车斜前方和斜后方；防纵向滑动系索一端连接汽车、一端连接滚装船地铃，左右对称分布于汽车汽车斜前方和斜后方和正前方。
实施例1
以2012年12月模拟组件渡海运输试验为例，按照本方法的系固方案，系索数量如下表所示，系索分布如图1所示：
在4级风、航速12.6节情况下，装于试验集装箱内的机械加速度计基本没有发生变化，测得的加速度值极小、趋近于0，可以忽略不计。该次试验通过了海事验船检验，能够有效保证容器内的货物受到的纵、横、垂三个方向加速度远小于限值，符合《国际海运危险货物规则》、《放射性物质安全运输规程》等法规的要求。
Claims (4)
1.一种车辆在汽车滚装船上的系固方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1.确定系固计算加速度；
步骤2.确定汽车车轮与甲板的摩擦系数；
步骤3.计算外力假设；
步骤4.确定系索数量；
步骤5.系索布局。
2.根据权利要求1所述的车辆在汽车滚装船上的系固方法，其特征在于：
步骤3中，通过下式进行纵、横、垂三个方向作用在货物单元上的外力计算：
F(X，Y，Z)=m×a(X，Y，Z)+FW(X，Y)+FS(X，Y)
式中：
F(X，Y，Z)---纵、横、垂向力；
m---货物单元的质量；
a(X，Y，Z)---纵、横、垂向加速度；
FW(X，Y)---由风压造成的纵、横向力；
FS(X，Y)---由浪折击造成的纵、横向力；
步骤4包括以下步骤：
步骤4.1.确定防止横向滑动的系索数量
防止横向滑动的系索数量n1满足以下关系：
F(Y)≦μ·m·g+cs1·f1+cs2·f2+……+csn1·fn1
式中：
F(Y)---步骤3所述横向力；
μ---磨擦系数，μ可以等于0.0；
m---货物单元质量；
g---重力加速度，取9.81m/s2；
csi---第i根防横向滑动系索的计算强度；
fi---μ和垂向系固角α的函数，fi=μ·sinα·cosα；
步骤4.2.确定防止横向翻转的系索数量
防止横向滑动的系索数量n2满足以下关系：
F(Y)·h≦b·m·g+cs’l·λ1+cs’2·λ2+……+cs’n2·λn2
式中：
h---货物翻转力臂；
b---货物稳定力臂；
cs’i---第i根防横向翻转系索的计算强度；
λi---第i根防横向翻转系索的系固力臂；
步骤4.3.确定防止纵向滑动的系索数量
，防止横向滑动的系索数量n3满足以下关系：
F(X)≦μ(mg-F(Z))+cs”1·f1+cs”·f2+……+cs”·fn3
式中：
F(X)---步骤3所述纵向力；
F(Z)---步骤3所述垂向力；
cs”i---第i根防纵向滑动系索的计算强度；
fi---μ和垂向系固角α的函数，fi=μ·sinα·cosα。
3.根据权利要求1或2所述的车辆在汽车滚装船上的系固方法，其特征在于：步骤1中，选取7级风下主甲板最大加速度作为系固计算加速度；步骤2中，确定汽车车轮与甲板的摩擦系数μ=0.0。
4.根据权利要求1或2所述的车辆在汽车滚装船上的系固方法，其特征在于：步骤5中，防横向滑动系索一端连接汽车、一端连接滚装船地铃，左右对称、均匀分布于汽车左右两侧；防横向翻转系索一端连接汽车、一端连接滚装船地铃，左右对称分布于汽车汽车斜前方和斜后方；防纵向滑动系索一端连接汽车、一端连接滚装船地铃，左右对称分布于汽车汽车斜前方和斜后方和正前方。
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