CN108510149B - 一种大件货海运安全综合决策方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种大件货海运安全综合决策方法,通过确定海况条件,设定航行速度,确定绑扎信息、纵向加固信息、横向加固信息后,判断当前绑扎加固方案能否可阻止货物横向滑动、货物纵向滑动以及阻止货物发生翻转,并在当前绑扎加固方案不能对应进行阻止时,对应判断能否增加横向挡板、纵向挡板以及增加绑扎以变更绑扎加固方案,在不能变更绑扎方案时再判断能否降低航速,或是在不能降低航速时更改路线或运输时间,最后输出安全的绑扎方案。通过以上技术能实现科学高效地完成海运方案设计的工作,最大限度地保障大件货海运的安全。
Description
技术领域
本发明涉及大件货运输技术领域,具体涉及一种大件货海运安全综合决策方法。
背景技术
货物的安全运输是个系统的工程,尤其是大件货的海运,要从安全的角度出发,进行综合决策,保证大件货的安全。所谓的综合决策方法是指:综合考虑绑扎情况、海况条件和船舶驾驶操作,从全局的角度以统筹的方法综合决策,制定货物安全海运的施工方案。
大件货是指在体积上超大、在重量上超重的货物,常见大件货主要包括:火电类的定子、转子、大型变压器等;石化类的反应器、塔器、炉器等。大件货的海上运输是一项高难度、高技术含量的工程。在海运大件货领域,通常使用的运载船舶为自航或非自航的甲板货船、甲板驳船。甲板货船、驳船是随着国内的一些大型水上工程的发展而广泛应用于大件货运输领域。
由于大件货超大超重的特点,运输时有滑动和翻转的危险。为了保证货物的安全运输,应当进行绑扎加固。所谓绑扎是指:使用绑扎装置(如钢丝绳、倒链、卡环等)对货物进行拴紧,能提供的最大绑扎力取决于绑扎装置的规格。在工程中倒链的常用规格有3吨、5吨等,钢丝绳与倒链配套使用。所谓的加固是指:通过焊接挡板的形式对货物进行固定。挡板和船舶甲板之间通过角焊缝焊接,挡板垂直于货物外表面。挡板能提供的加固力取决于焊缝的强度。
目前,我国很多承运大件货的企业,更主要依靠的是工程人员的经验,使用粗略计算的方法,来完成大件货海运方案的制定,很难全面考虑到影响货物安全运输的所有因素。该做法具有较大的主观性和片面性,增加了大件货海运过程中的不确定性和风险,还降低了运输方案制定的效率。因此,工程上需要有一套科学合理且切实可行的海运安全综合决策方法。
当前在本领域中,可以参考的是国际海事组织2011年发布的Code of SafePractice for Cargo Stowage and Securing(以下简称《CSS规则》)。该规则给出了货物安全性分析方法:先确定货物所受外力,包括惯性力、风压力、飞溅力、绑扎力等;然后根据受力平衡、力矩平衡条件,判断货物是否会滑动和翻转。该规则存在明显不足:
首先,此计算方法是一种校核方法,不涉及海运安全综合决策的逻辑推理和施工方法。所谓的校核方法是指:在已知绑扎方案的前提下,判断阻止货物发生移动的力是否大于等于促使货物发生移动的力,若是,则货物不会发生移动;判断阻止货物翻转的力矩是否大于等于促使货物翻转的力矩,若是,则货物不会翻转。若货物不会滑动和翻转,则货物是安全的。
其次,该方法仅考虑了绑扎的作用,并未涉及挡板。这与工程实际有很大差异。在工程中,通常需要同时布置挡板和绑扎,共同起到固定货物的作用。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术中存在的技术缺陷,而提供一种大件货海运安全综合决策方法,其能够辅助工程技术人员进行海运安全综合决策,科学高效地完成海运方案设计的工作,最大限度地保障大件货海运的安全。
为实现本发明的目的所采用的技术方案是:
一种大件货海运安全综合决策方法,包括步骤:
(1)确定海况条件,包括海区、风级、浪级;
(2)设定航行速度;
(3)确定绑扎信息,包括绑扎道数和各道绑扎的绑扎样式、绑扎角、绑扎强度;初始默认为不绑扎。
(4)确定纵向加固信息,包括纵向阻挡的挡板焊缝强度、焊缝总长;
(5)确定横向加固信息,包括横向阻挡的挡板焊缝强度、焊缝总长;
(6)判断当前绑扎加固方案是否可阻止货物横向滑动,若是,则进行步骤(7);否则进行步骤(9);
(7)判断当前绑扎加固方案是否可阻止货物纵向滑动,若是,则进行步骤(8);否则进行步骤(10);
(8)判断当前绑扎加固方案是否可阻止货物发生翻转,若是,则进行步骤(18);否则进行步骤(11);
(9)判断能否增加横向挡板,若能,进行步骤(13);否则,进行步骤(11);
(10)判断能否增加纵向挡板,若能,则进行步骤(14);否则进行步骤(11);
(11)判断能否增加绑扎,若能,则进行步骤(15);否则进行步骤(12);
(12)判断能否降低航速,若能,则进行步骤(16);否则进行步骤(17);
(13)增加横向挡板,回到步骤(5)修改横向加固信息,重复后续步骤;
(14)增加纵向挡板,回到步骤(4)修改纵向加固信息,重复后续步骤;
(15)增加绑扎,回到步骤(3)修改绑扎信息,重复后续步骤;
(16)降低航速,回到步骤(2)修改航行速度信息,重复后续步骤;
(17)更改路线或运输时间,回到步骤(1)修改海况条件,重复后续步骤;
(18)输出当前绑扎方案。
其中,步骤(6)、(7)、(8)中,通过将当前绑扎加固方案输入计算机程序,进行货物受力分析和计算,判断当前绑扎加固方案是否可阻止货物横向滑动、纵向滑动以及阻止货物发生翻转。
其中,步骤(9)中,判断能否增加横向挡板,是判断能否在已有加固的基础上,增加阻挡货物横向移动的挡板的焊缝总长,或者通过增加焊脚尺寸或更改焊缝材料来提高焊缝强度。
其中,步骤(10)中,判断能否增加纵向挡板,是判断能否在已有加固的基础上,增加阻挡货物纵向移动的挡板的焊缝总长,或者通过增加焊脚尺寸或更改焊缝材料来提高焊缝强度。
其中,步骤(11)中,判断能否增加绑扎,是判断在已有绑扎基础上,在货物上能否增加直接绑扎或者绕顶绑扎。
其中,步骤(15)中增加货物绑扎的具体步骤为:
(21)输入初始绑扎方案;
(22)判断能否增加直接绑扎,若能,则进行步骤(23);否则进行步骤(24)。
(23)在已有绑扎基础上,增加一组直接绑扎,根据货物上绑扎点和甲板上绑扎点的空间位置关系,确定出新增绑扎的绑扎角度;
(24)在已有绑扎基础上,增加一组绕顶绑扎,根据货物的几何尺寸和甲板上绑扎点的位置,确定出新增绑扎的绑扎角度;
(25)输出新的绑扎方案。
其中,步骤(22)中,判断能否增加直接绑扎的步骤是,在已有绑扎基础上,排除已经使用的绑扎点,判断货物上是否还存在或者能够通过焊接方法增加绑扎点;以及判断甲板的相应位置是否还存在或者能够通过焊接方法增加绑扎点。
由于运输过程中货物受力情况非常复杂。受力包括重力、惯性力、风压力、飞溅力、摩擦力、绑扎力、加固力等。惯性力是指当船舶航行过程中有加速度时,使货物保持原有运动状态倾向的,与加速度方向相反的力。风压力是指风作用在货物表面的压力。飞溅力是指由于海上风浪引起的力。绑扎力是指绑扎装置提供的约束货物移动的力。加固力是指甲板上焊接挡板提供的阻挡货物移动的力。其中,重力的水平分力、惯性力、风压力、飞溅力会促使货物滑动和翻转;摩擦力、绑扎力、加固力会阻止货物滑动;重力的垂向分力、绑扎力、加固力会阻止货物翻转。当这些外力能够达到受力和力矩平衡时,货物就不会滑动和翻转。
货物所受的上述外力在运输过程中实时发生变化。海况条件、航行船速、货物绑扎、货物加固都会影响货物的受力状态。具体地,海况条件和航行船速影响货物惯性力的大小,若能回避恶劣海况,就能减小货物所受惯性力;若能适当降低航速,亦能减小货物所受的惯性力。货物绑扎影响货物所受绑扎力的大小,若能增加货物绑扎,就能增加绑扎力、摩擦力和稳定力矩,更有效地阻止货物滑动和翻转。货物加固影响货物所受加固力的大小,若能增加货物加固,就能增加加固力,更有效地阻止货物滑动。
因此,大件货海运安全是个系统工程,必须综合考虑海况条件、航行船速、货物绑扎、货物加固四个方面的因素,从全局的角度以统筹的方法综合决策,制定货物安全运输的施工方案,保证货物运输的安全。通过采用理论计算和数值模拟等方法对大件货海运全过程进行受力分析,以及对大量工程实例的研究,发明人发现:
(1)对于阻止货物纵滑,最有效的方法是增加纵向挡板,其次是增加绑扎。若不能阻止货物纵滑,还应当限制航行或回转的速度以减小惯性力的大小,如果仍不能有效阻止货物纵滑,就要回避恶劣海况的航线或更改运输时间。
(2)对于阻止货物横滑,最有效的方法是增加横向挡板,其次是增加绑扎。若不能阻止货物横滑,还应当限制航行或回转的速度以减小惯性力的大小,如果仍不能有效阻止货物横滑,就要回避恶劣海况的航线或更改运输时间。
(3)对于阻止货物翻转,加固不能起到作用,最有效的方法是增加绑扎。若不能阻止货物翻转,还应当限制航行或回转的速度以减小惯性力的大小,如果仍不能有效阻止货物翻转,就要回避恶劣海况的航线或更改运输时间。
对于分析货物滑动和翻转的稳定性,现有的方法是:选取所有促使货物滑动或翻转的力和力矩同时达到最大值的情况,进行受力平衡和力矩平衡分析。这种分析方法叫做“最差条件法”。该方法存在明显不足。在工程中,促使货物滑动或翻转的力和力矩通常不能同时取得最大值。通过采用理论计算和数值模拟等方法对大件货海运全过程进行受力分析,以及对大量工程实例开展研究,可以总结出海运过程中的一些“危险情况”,包括:当货物所受横向惯性力达到最大且绑扎力和加固力不足时,货物有发生横向滑动和横向翻转的危险;当货物所受纵向惯性力达到最大且绑扎力和加固力不足时,货物有发生纵向滑动或纵向翻转的危险。如果能保证在上述危险情况下货物的安全,就能保证海运全过程中的安全。因此,在进行货物稳定性分析时,应当选取上述的危险情况作为货物受力分析的工况,本发明正是基于以上而提出的,通过多方位的对运输过程中的货物受力情况的复杂工况进行分析而提出,因此能够辅助工程技术人员进行海运安全综合决策,科学高效地完成海运方案设计的工作,最大限度地保障大件货海运的安全。
附图说明
图1是本发明的大件货海运安全综合决策方法的流程图;
图2是本发明的增加绑扎方法的流程图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
参见图1-2所示,一种大件货海运安全综合决策方法,采用以下步骤:
步骤101,开始大件货海运安全综合决策。
步骤102,确定海况条件,海况情况至少包括:海区、风级、浪级等。
步骤103,设定航行速度。
步骤104,确定绑扎信息。绑扎信息包括:绑扎道数、各道绑扎的样式、绑扎角、绑扎强度。初始默认为“不绑扎”。
步骤105,确定纵向加固信息。纵向加固信息包括:纵向阻挡的挡板焊缝强度、焊缝总长等。
步骤106,确定横向加固信息。横向加固信息包括:横向阻挡的挡板焊缝强度、焊缝总长等。
步骤107,判断货物横向受力状态。具体地,将当前绑扎加固方案输入计算机程序,进行货物受力分析和计算,判断当前绑扎加固方案是否可以有效阻止货物发生横向滑动。若判断结果为是,则进行步骤110;否则进行步骤108。
步骤110,判断货物纵向受力状态。具体地,将当前绑扎加固方案输入计算机程序,进行货物受力分析和计算,判断当前绑扎加固方案是否可以有效阻止货物发生纵向滑动。若判断结果为是,则进行步骤113;否则进行步骤111。
步骤113,判断货物受力矩状态。具体地,将当前绑扎加固方案输入计算机程序,进行货物受力分析和计算,判断当前绑扎加固方案是否可以有效阻止货物发生翻转。若判断结果为是,则进行步骤119;否则进行步骤114。
步骤108,判断能否增加横向挡板。具体地,判断能否在已有挡板的基础上,增加阻挡货物横向移动的挡板的焊缝总长,或者通过增加焊脚尺寸或更改焊缝材料来提高焊缝强度。若判断结果为是,则进行步骤109;否则进行步骤114。
步骤111,判断能否增加纵向加固。具体地,判断能否在已有加固的基础上,增加阻挡货物纵向移动的挡板的焊缝总长,或者通过增加焊脚尺寸或更改焊缝材料来提高焊缝强度。若判断结果为是,进行步骤112;否则进行步骤114。
步骤114,判断能否增加绑扎。具体地,在已有绑扎基础上,判断货物上能否增加直接绑扎或者绕顶绑扎。若判断结果为是,则进行步骤115;否则,进行步骤116。
步骤116,判断能否适度降低航速。具体地,在满足运输要求的前提下,在合理范围内,能否降低航速以减小货物所受的惯性力。若判断结果为是,则降低设定的航速,进行步骤117;否则,进行步骤118。
步骤109,加横向挡板。回到步骤106修改横向加固信息,并重复后续步骤。
步骤112,增加纵向挡板。回到步骤105修改纵向加固信息,并重复后续步骤。
步骤115,增加绑扎。回到步骤104修改绑扎信息,并重复后续步骤。
步骤117,降低航速。回到步骤103修改航行速度信息,并重复后续步骤。
步骤118,更改路线回避恶劣海况或更改运输时间。回到步骤102修改海况信息,并重复后续步骤。
步骤119,当前绑扎加固方案已经可以有效阻止货物滑动和翻转,输出当前绑扎方案。设计过程结束。
其中,步骤115中涉及增加货物绑扎的方法。具体实施步骤为:
步骤201,开始增加货物绑扎的过程。
步骤202,输入初始绑扎方案。
步骤203,判断能否增加直接绑扎。具体判断方法是:在已有绑扎基础上,排除已经使用的绑扎点,判断货物上是否还存在或者能够通过焊接等方法增加绑扎点;判断甲板的相应位置是否还存在或者能够通过焊接等方法增加绑扎点。若判断结果为是,则进行步骤204;若判断结果为否,则进行步骤206。
步骤204,在已有绑扎基础上,增加一组直接绑扎。
步骤205,根据货物上绑扎点和甲板上绑扎点的空间位置关系,确定出新增绑扎的绑扎角度。
步骤206,在已有绑扎基础上,增加一组绕顶绑扎。
步骤207,根据货物的几何尺寸和甲板上绑扎点的位置,确定出新增绑扎的绑扎角度。
步骤208,输出新的绑扎方案。
步骤209,增加货物绑扎的过程结束。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出的是,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种大件货海运安全综合决策方法,其特征在于,包括步骤:
(1)确定海况条件,包括海区、风级、浪级;
(2)设定航行速度;
(3)确定绑扎信息,包括绑扎道数和各道绑扎的绑扎样式、绑扎角、绑扎强度;初始默认为不绑扎;
(4)确定纵向加固信息,包括纵向阻挡的挡板焊缝强度、焊缝总长;
(5)确定横向加固信息,包括横向阻挡的挡板焊缝强度、焊缝总长;
(6)判断当前绑扎加固方案是否可阻止货物横向滑动,若是,则进行步骤
(7);否则进行步骤(9);
(7)判断当前绑扎加固方案是否可阻止货物纵向滑动,若是,则进行步骤
(8);否则进行步骤(10);
(8)判断当前绑扎加固方案是否可阻止货物发生翻转,若是,则进行步骤(18);否则进行步骤(11);
(9)判断能否增加横向挡板,若能,进行步骤(13);否则,进行步骤(11);
(10)判断能否增加纵向挡板,若能,则进行步骤(14);否则进行步骤(11);
(11)判断能否增加绑扎,若能,则进行步骤(15);否则进行步骤(12);
(12)判断能否降低航速,若能,则进行步骤(16);否则进行步骤(17);
(13)增加横向挡板,回到步骤(5)修改横向加固信息,重复后续步骤;
(14)增加纵向挡板,回到步骤(4)修改纵向加固信息,重复后续步骤;
(15)增加绑扎,回到步骤(3)修改绑扎信息,重复后续步骤;
(16)降低航速,回到步骤(2)修改航行速度信息,重复后续步骤;
(17)更改路线或运输时间,回到步骤(1)修改海况条件,重复后续步骤;
(18)输出当前绑扎方案。
2.根据权利要求1所述的大件货海运安全综合决策方法,其特征在于,其中,步骤(6)、(7)、(8)中,通过将当前绑扎加固方案输入计算机程序,进行货物受力分析和计算,判断当前绑扎加固方案是否可阻止货物横向滑动、纵向滑动以及阻止货物发生翻转。
3.根据权利要求1所述的大件货海运安全综合决策方法,其特征在于,其中,步骤(9)中,判断能否增加横向挡板,是判断能否在已有加固的基础上,增加阻挡货物横向移动的挡板的焊缝总长,或者通过增加焊脚尺寸或更改焊缝材料来提高焊缝强度。
4.根据权利要求1所述的大件货海运安全综合决策方法,其特征在于,其中,步骤(10)中,判断能否增加纵向挡板,是判断能否在已有加固的基础上,增加阻挡货物纵向移动的挡板的焊缝总长,或者通过增加焊脚尺寸或更改焊缝材料来提高焊缝强度。
5.根据权利要求1所述的大件货海运安全综合决策方法,其特征在于,其中,步骤(11)中,判断能否增加绑扎,是判断在已有绑扎基础上,在货物上能否增加直接绑扎或者绕顶绑扎。
6.根据权利要求1所述的大件货海运安全综合决策方法,其特征在于,其中,其中,步骤(15)中增加货物绑扎的具体步骤为:
(21)输入初始绑扎方案;
(22)判断能否增加直接绑扎,若能,则进行步骤(23);否则进行步骤(24);
(23)在已有绑扎基础上,增加一组直接绑扎,根据货物上绑扎点和甲板上绑扎点的空间位置关系,确定出新增绑扎的绑扎角度;
(24)在已有绑扎基础上,增加一组绕顶绑扎,根据货物的几何尺寸和甲板上绑扎点的位置,确定出新增绑扎的绑扎角度;
(25)输出新的绑扎方案。
7.根据权利要求6所述的大件货海运安全综合决策方法,其特征在于,其中,其中,步骤(22)中,判断能否增加直接绑扎的步骤是,在已有绑扎基础上,排除已经使用的绑扎点,判断货物上是否还存在或者能够通过焊接方法增加绑扎点;以及判断甲板的相应位置是否还存在或者能够通过焊接方法增加绑扎点。
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