CN115250619A - 船舶的配载计划方法、配载计划系统以及船舶 - Google Patents

Abstract

基于在航线中预测的海况，估算在航线中由海况对船舶（S）产生的实际波浪力矩（Mw（r）），基于实际波浪力矩（Mw（r））的预测值进行配载的计划。计算实际波浪力矩（Mw（r））的预测值和设计波浪力矩（Mw（d））的差作为配载裕度（ΔM），基于配载裕度（ΔM）判定是否进行配载的变更。

Description

船舶的配载计划方法、配载计划系统以及船舶

技术领域

本发明涉及针对船舶计划货物的配载的方法、能够执行该方法的系统以及应用了该系统的船舶。

背景技术

一般地，集装箱船等用于运输货物的船舶以如下的方式设计：能够在装载尽可能多的货物的同时确保能够耐受长期使用的强度。具体而言，例如，设想在北大西洋的海况下使用25年，估算在此期间能由海况条件对船体产生的最大的载荷力矩（设为设计波浪力矩Mw（d））。然后，根据船舶的载荷力矩的设计允许值之差，决定货物的最大装载量。即，船舶的载荷力矩的设计允许值（设为Ma）由下述的式（1）表示。再有，Ms（d）是在配载了所设想的最大装载量的货物的情况下在静水中由船舶的自重和货物的重量以及浮力所产生的载荷力矩（设为设计静水力矩）。

另一方面，在使用船舶时，在航行中由海况条件产生的实际的载荷力矩与由船舶的自重和货物的重量以及浮力产生的实际的载荷力矩的合计需要不超过船体的允许值。此时，方便地将由海况条件产生的载荷力矩（设为实际波浪力矩Mw（r））估算为Mw（d），决定货物的量。即，在船舶上配载的货物的量在满足以下的式（2）的范围被决定，以使得在配载了该货物的情况下在静水中产生的载荷力矩（设为实际静水力矩Ms（r））与设计波浪力矩Mw（d）的合计值不超过船舶的设计允许值Ma。

再有，作为满足这样的条件并用于支持船舶的安全使用的技术，例如，提出了下述专利文献1、2中记载的技术。这些是从在船舶的使用时确保安全的观点来实施的技术，可以说在专利文献1中记载了满足上述式（2）并且进行货物的配载的技术、在专利文献2中记载了用于以实际波浪力矩Mw（r）实际上不超过Mw（d）的方式进行航行的技术。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：国际公开第2006/003708号说明书

专利文献2：日本特开2019-12029号公报。

发明内容

发明要解决的课题

但是，对于运输货物的船舶来说，安全的确保固然是最应重视的事项，但是，尽量加大货物的装载量也同样重要。然而，在以往的船舶中，关于装载量的扩充，与安全的确保一起主要在设计时进行研究，在使用方面几乎只重视安全方面，其结果是，实际情况是在关于装载量残留有余量的状态下进行航行。换言之，即使在设计上在确保安全的同时能够充分装入更多的货物的情况下，也过于重视安全方面而过低评价了能够装载的货物的量，这妨碍了运输效率的提高。

在本公开中，鉴于这样的实际情况，对能在确保安全的同时简便地提高货物的运输效率的船舶的配载计划方法、配载计划系统以及船舶进行说明。

用于解决课题的方案

本公开涉及一种船舶的配载计划方法，其中，基于在航线中预测的海况，估算在航线中由海况对船舶产生的实际波浪力矩，基于所述实际波浪力矩的预测值进行配载的计划。

在本公开的船舶的配载计划方法中，计算实际波浪力矩的预测值和设计波浪力矩的差作为配载裕度，能够基于该配载裕度判定是否进行配载的变更。

在本公开的船舶的配载计划方法中，能够在所述配载裕度的范围内进行货物的配载增加。

在本公开的船舶的配载计划方法中，能够在所述配载裕度的范围内减少压载水的注水量。

本公开的船舶的配载计划方法能够应用于集装箱船。

此外，本公开涉及一种船舶的配载计划系统，其中，所述船舶的配载计划系统以能够执行上述的船舶的配载计划方法的方式构成。

此外，本公开涉及一种船舶，其中，所述船舶应用了上述的船舶的配载计划系统。

发明效果

根据本公开的船舶的配载计划方法、配载计划系统以及船舶，能够起到能在确保安全的同时简便地提高货物的运输效率这样的优良的效果。

附图说明

图1是示出本发明的实施方式的船舶的配载计划系统的结构的一例的框图；

图2是示出船舶的力矩的分布的一例的图形；

图3是示出本发明的实施方式的船舶的配载计划方法的作业顺序的一例的流程图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。

图1示出了本公开的实施例的船舶的配载计划系统的方式。在本实施例的情况下，以跨越船舶S和陆地L的形式构筑系统，能够将在陆地L侧制定的配载计划发送到船舶S侧，在船舶S侧基于此进行配载，进而，根据需要向陆地L侧发送配载的结果。

在陆地L侧设置有航线选择部1、海况数据储存部2、配载计划部3、配载数据储存部4、波浪力矩计算部5、静水力矩计算部6、配载裕度判定部7、显示部8、操作输入部9以及通信部10。在船舶S侧设置有数据储存部11、显示部12、操作输入部13以及通信部14。

航线选择部1具备对船舶S的航线的选择进行辅助的功能。航线选择部1例如连接到Sea-Navi（注册商标）等信息服务，能够基于出港地、目的地、经由地或水域、日期时间等条件，提取符合各条件的航线的候补并进行提示。再有，航线选择部1也可以以如下的方式构成：不是利用Sea-Navi那样的外部服务，而是从在内部储存的库中提取适当的航线。

海况数据储存部2具备储存与各种航线相关的海况数据的功能，能够根据需要取得与由航线选择部1提示的航线相关的海况数据。在海况数据储存部2中储存的海况数据例如可以是从气象厅等外部机构取得的预报数据，也可以是过去的海况数据，还可以是这两者。

配载计划部3具备制作船舶S中的货物的配载计划的功能，能够基于船舶S的种类或最大装载量、设计强度、货物的种类或量这样的各条件，针对船舶S计算预定的航行时装载的货物的总重量、船内的各分区中的配载量等。

配载数据储存部4具备储存与由配载计划部3制作的船舶S中的货物的配载计划相关的数据（以下，称为配载数据）的功能。配载数据例如包括预定的航行中的货物的总重量、船内的各分区中的配载量、装入的货物的种类、以及船舶S的自重的分布、船舶S所具备的各压载舱中的压载水的注水量等。

波浪力矩计算部5具备参照在海况数据储存部2中储存的海况数据来计算被预测为在由航线选择部1提示的航线中遭遇的海况（遭遇海况）的功能。此外，波浪力矩计算部5具备基于计算出的遭遇海况和与船舶S自身相关的信息（自重、船速、外板形状等）来计算在相应的航线中对船舶S产生的波浪力矩（实际波浪力矩Mw（r））的预测值的功能。

静水力矩计算部6具备基于在配载数据储存部4中储存的配载数据来计算在静水中由船舶S的自重、货物和压载水的重量、以及浮力对船舶S产生的实际静水力矩Ms（r）的功能。

配载裕度判定部7具备基于由波浪力矩计算部5计算出的实际波浪力矩Mw（r）的预测值和由静水力矩计算部6计算出的实际静水力矩Ms（r）来计算能够追加地配载的裕量（设为配载裕度ΔM）的功能。再有，关于实际波浪力矩Mw（r）的预测、实际静水力矩Ms（r）的计算以及配载裕度ΔM的计算，将在后面再次说明。

显示部8是根据需要来显示如下内容的显示器：由航线选择部1提示的航线的信息；在海况数据储存部2中储存的海况数据；由配载计划部3制作并被储存在配载数据储存部4中的配载数据；波浪力矩计算部5、静水力矩计算部6、配载裕度判定部7的计算结果等信息；输入针对各部的操作的接口画面；其他的信息等。

操作输入部9是输入上述的针对各部的操作的接口，例如是键盘、鼠标、触摸面板式的显示器等。再有，在将操作输入部9设为触摸面板式的显示器的情况下，操作输入部9还能够兼有显示部8的功能的一部分或全部。

通信部10具备与系统的外部进行通信的功能，能够交换各种信息（例如，航线的数据、海况数据、配载数据等）。

船舶S侧的数据储存部11具备对在船舶S的使用中所需的各种数据进行储存的功能。在船舶S的使用中所需的各种数据包括例如由陆地L侧的航线选择部1提示的航线的信息、在海况数据储存部2中储存的海况数据、由配载计划部3制作并被储存在配载数据储存部4中的配载数据、波浪力矩计算部5、静水力矩计算部6、配载裕度判定部7的计算结果等信息等。

显示部12是根据需要来显示如下内容的显示器：在数据储存部11中储存的各种数据；输入针对构成系统的各部的操作的接口画面；其他的信息等。

操作输入部13是输入上述的针对各部的操作的接口，例如是键盘、鼠标、触摸面板式的显示器等。再有，在将操作输入部9设为触摸面板式的显示器的情况下，操作输入部13也能够兼有显示部12的功能的一部分或者全部。

通信部14具备与系统的外部进行通信的功能，能够在与陆地L侧的通信部10等之间交换各种信息（例如，航线的数据、海况数据、配载数据等）。

再有，此处例示了以跨越船舶S侧和陆地L侧的形式构筑系统的情况，但是，在实施本发明的船舶的配载计划系统时，系统结构不限于此处所示的示例。例如，在信息处理/通信技术发达的现今，也能够将系统的大部分构筑在船舶S上或者使陆地L侧和船舶S侧关于配载的计划具有同等的功能。此外，只要能实现以下说明的功能，船舶的配载计划系统就能采取适当的结构。

对使用了上述的系统的配载计划的方法进行说明。本发明的主旨是估算在船舶S的航行中产生的波浪力矩（实际波浪力矩Mw（r））并基于此进行配载的计划。即，如果是以往，则将设计允许值Ma与设计波浪力矩Mw（d）的差作为最大装载量进行配载时（参照上述式（2）），使用实际波浪力矩Mw（r）的预测值来代替设计波浪力矩Mw（d），由此，在船舶的设计强度中产生了相当于设计波浪力矩Mw(d)和实际波浪力矩Mw(r)的差（配载裕度ΔM）的量的富余，因此，将该量灵活利用于配载计划中。

如上述那样，设计波浪力矩Mw（d）例如被设定为在长期的船舶S的使用期间中设想为对船舶S产生的最大的波浪力矩。其值是按每个船舶S固有的波浪力矩的最大值，在现实的很多的航行中，实际上对船舶S产生的波浪力矩（实际波浪力矩Mw（r））在设计波浪力矩Mw（d）以下的范围内每次航行会发生变动。即，即使将该差（配载裕度ΔM）利用于配载计划，例如，即使多装载相当于配载裕度ΔM的量的货物，也没有安全上的问题，能够在仍保持安全的情况下提高货物的运输效率。

例如，假设设计波浪力矩Mw（d）和设计静水力矩Ms（d）的合计值在船舶S中如图2中虚线所示那样分布，假设在利用以往的方法进行配载直到达到设计静水力矩Ms（d）（即，Ms（r）=Ms（d））的情况下，实际波浪力矩Mw（r）和实际静水力矩Ms（r）的合计值如点划线所示那样以比设计波浪力矩Mw（d）和设计静水力矩Ms（d）的合计值低的值分布。在本实施例中，计算两者的差（相当于Mw（d）－Mw（r）的值）作为配载裕度ΔM并进行利用。

但是，为了实现这一点，需要以足够的精度进行实际波浪力矩Mw（r）的预测和实际静水力矩Ms（r）的计算。因此，参照图3的流程图来说明其作业顺序。

为了预测实际波浪力矩Mw（r），作为前提，需要选择航线并预测在该航线中遭遇的海况。因此，首先进行航线的候补的提取（步骤S1）。使用航线选择部1的功能，例如，利用Sea-Navi等外部服务，或者从在航线选择部1中储存的航线的信息中提取航线的候补。当输入出港地、目的地、经由地或水域等这样的条件时，提取符合各条件的航线，作为候补进行提示。

接下来，关于作为候补而被提示的航线，取得预测的海况（步骤S2）。使用海况数据储存部2的功能，参照过去的同一水域、同一季节的海况数据。或者，参照从气象厅等提供的预报数据。

在由步骤S2取得的海况数据中包括船舶S在相应的航线中遭遇的最大的波高。波高最直接地影响航行的舒适度、对船舶S产生的载荷等。因此，在步骤S3中，设定波高的阈值（避让界限），从候补中排除预测到超过该避让界限的波高的航线。然后，从剩下的候补之中选择并决定实际航行的航线（步骤S4）。

另一方面，在配载计划部3中，进行针对船舶S的配载的计划（步骤S5）。决定货物的总装载量、船舶S的各分区中的货物的装载量、各压载舱中的压载水的注水量，作为配载数据储存在配载数据储存部4中。

波浪力矩计算部5基于被预测为在所选择的航线中遭遇的海况，计算实际波浪力矩Mw（r）的预测值（步骤S6）。

对使用条带法（strip method）作为实际波浪力矩Mw（r）的预测值的计算方法的情况进行说明。对船舶S产生的载荷能够利用纵向弯矩进行评价，由波浪产生的纵向弯矩能够用下述的式（3）表示。再有，Hs是波高，χ是波向，Ts是波周期。

海况（Hs，Ts）被包括于由步骤S2取得的海况数据中。因此，将这些值（基于过去的数据或预报而预测的值）代入到上述式（3）中，计算Mw的值。再有，吃水对Mw的值也有影响，吃水根据配载而变动，因此，在Mw的计算中也参照配载数据。将这样得到的Mw的最大值作为在航行中遭遇的实际波浪力矩Mw（r）的预测值。再有，除了条带法之外，当然也可以将各种方法用于实际波浪力矩Mw（r）的预测值的计算中。

另一方面，实际静水力矩Ms（r）不依赖于航线或海况而由配载决定。静水力矩计算部6参照配载数据储存部4的配载数据，计算实际静水力矩Ms（r）（步骤S7）。

在配载裕度判定部7中，计算在步骤S6中计算出的实际波浪力矩Mw（r）和设计波浪力矩Mw（d）的差作为配载裕度ΔM（步骤S8）。配载裕度ΔM是鉴于船舶S中的载荷力矩的设计允许值Ma和航线的状况可以对船舶S进一步进行配载增加的量。根据所得到的配载裕度ΔM的大小、想装入的货物的量等，判断是否变更配载（步骤S9）。在不变更配载的情况下，结束配载，在变更的情况下，前进到步骤S10，由配载计划部3变更配载计划，作为新的配载数据，储存在配载数据储存部4中。

如果配载被变更，那么对船舶S产生的实际静水力矩Ms（r）发生变化。此外，船舶S的吃水发生变化的结果是，实际波浪力矩Mw（r）也有可能发生变化。因此，如果变更了配载计划，那么重新计算实际波浪力矩Mw（r）的预测值和实际静水力矩Ms（r）（步骤S6、S7），计算配载裕度ΔM（步骤S8），根据配载裕度ΔM的值，进行配载计划的变更（步骤S9、S10）。这样，以配载裕度ΔM的值为基准，能够简便地进行配载增加等配载计划的变更。进而，如果重复这样做，那么配载计划被最优化，以使得在满足船舶S的设计允许值Ma的范围内实际静水力矩Ms（r）最大。

在船舶S的数据储存部11中储存有航线的信息、海况数据、配载数据等所需信息。基于配载裕度ΔM而被变更后的配载数据也经由通信部10、14被发送到船舶S侧，并被储存在数据储存部11中。在船舶S侧，按照新的配载数据进行配载。

这样的方法能够在各种船舶S中以仅在计算出的配载裕度ΔM的范围内进行配载增加（使实际静水力矩Ms（r）因货物的重量而增大）这样的形式执行，但特别是在以集装箱船为对象的情况下，通过稍微不同的方法的使用是有效的。

一般地，在船舶中，出于保持吃水的目的、纠正对船体产生的载荷力矩的目的，有时会向船体内注入压载水，但特别是在集装箱船中，由于货物的比重轻，所以，压载水被注入得多的机会多。因此，在船舶S为集装箱船且在最初的配载计划中压载水被注入得多的那样的情况下，例如，能够通过接下来叙述的作业顺序来应用上述的配载计划方法。

首先，执行图3所示的步骤S1～S8的作业顺序，在计算出的配载裕度ΔM的范围内进行货物的配载增加（步骤S9、S10）。此时，关于进行了配载增加的分区，排出与配载增加的量相同重量的压载水。这样，实际静水力矩Ms（r）的值与配载计划的变更前几乎没有变化，由于残留有配载裕度ΔM，所以，能够进一步变更配载计划，进行配载增加。

再有，在减少配载增加的量的压载水的情况下，如果假设实际静水力矩Ms（r）的值不发生变化，那么在理论上，如本实施例那样，即使不考虑配载裕度ΔM，也能够进行配载增加。然而，在实际进行配载的情况下，船体中的压载舱的位置与装货物的位置不同，因此，即使假设减少了位于尽可能接近进行了配载增加的分区的位置的压载舱的压载水，实际静水力矩Ms（r）的值也多少会发生变化。因此，如果在不考虑计算出的配载裕度ΔM的情况下进行配载增加，那么不存在关于何种程度的配载增加才能够允许的基准，因此，即使减少了压载水，其结果是，也不能排除装载量超过允许值的可能性。如果像本实施例那样使用配载裕度ΔM，那么能够在没有障碍的范围内安全地进行配载增加。

此外，也能够实现为了压载水的减少而利用配载裕度ΔM这样的形式的使用。在集装箱船中，如上述那样，存在出于纠正对船体产生的载荷力矩的目的而注入压载水的情况，在该情况下，压载水的载荷在减小实际静水力矩Ms（r）的方向进行作用。即，如果减少该压载水的注水量，那么实际静水力矩Ms（r）增大，但是，将利用上述方法计算出的配载裕度ΔM用于因压载水的减少而引起的实际静水力矩Ms（r）的增大。即，在配载裕度ΔM的范围内，排出船舶S内的压载水即可。

关于这样的使用，例如在压载水残留在舱内但由于货物空间的限制等而无法装入更多的集装箱的那样的情况下、或者只是不存在应进一步装入的货物的情况下等是有效的。这样，能够在压载水少的状态下使作为集装箱船的船舶S航行，能够进行减少了船舶S整体的重量的燃料消耗少的航行。当然，也可以适当并用以上说明的“货物的配载增加的量的压载水的减少”和“在配载裕度ΔM的范围内的压载水的减少”。或者，当然也可以仅仅在配载裕度ΔM的范围内只进行配载增加，而不减少压载水。

在实施上述那样的方法和系统时，不需要例如为了确保安全或扩充装载量而变更船体或其他的构造，也能够容易地应用于现存的船舶，谋求货物的运输效率的提高。

如以上那样，在上述本实施例的船舶的配载计划方法中，基于在航线中预测的海况，估算在航线中由海况对船舶S产生的实际波浪力矩Mw（r），基于实际波浪力矩Mw（r）的预测值进行配载的计划。这样，代替按每个船舶S固有的设计波浪力矩Mw（d）而使用其以下的值的实际波浪力矩Mw（r）来计划配载，由此，能够在仍保持安全的情况下提高货物的运输效率。

此外，在本实施例的船舶的配载计划方法中，计算实际波浪力矩Mw（r）的预测值和设计波浪力矩Mw（d）的差作为配载裕度ΔM，基于该配载裕度ΔM来判定是否进行配载的变更。这样，能够以配载裕度ΔM为基准，简便地变更配载计划。

此外，在本实施例的船舶的配载计划方法中，能够在配载裕度ΔM的范围内进行货物的配载增加，这样，能够以配载裕度ΔM为基准，简便地进行配载增加。

此外，在本实施例的船舶的配载计划方法中，能够在配载裕度ΔM的范围内减少压载水的注水量，这样，能够在压载水少的状态下使作为集装箱船的船舶S航行，能够进行减少了船舶S整体的重量的燃料消耗少的航行。

此外，本实施例的船舶的配载计划方法能够应用于集装箱船，这样，关于集装箱船，能够起到与上述同等的作用效果。

此外，上述本实施例的船舶的配载计划系统以能够执行上述的船舶的配载计划方法的方式构成，因此，能够起到与上述同样的作用效果。

此外，上述本实施例的船舶应用了上述的船舶的配载计划系统，因此，能够起到与上述同样的作用效果。

因此，根据上述本实施例，能在确保安全的同时简便地提高货物的运输效率。

再有，在本公开中说明的船舶的配载计划方法、配载计划系统以及船舶不仅限于上述的实施例，当然能在不脱离主旨的范围内施加各种变更。

附图标记的说明

1：航线选择部

2：海况数据储存部

3：配载计划部

4：配载数据储存部

5：波浪力矩计算部

6：静水力矩计算部

7：配载裕度判定部

8：显示部

9：操作输入部

10：通信部

11：数据储存部

12：显示部

13：操作输入部

14：通信部

L：陆地

S：船舶

Mw（d）：设计波浪力矩

Mw（r）：实际波浪力矩

ΔM：配载裕度。

Claims (8)

1.一种船舶的配载计划方法，其中，

基于在航线中预测的海况，估算在航线中由海况对船舶产生的实际波浪力矩，

基于所述实际波浪力矩的预测值进行配载的计划。

2.根据权利要求1所述的船舶的配载计划方法，其中，

计算实际波浪力矩的预测值和设计波浪力矩的差作为配载裕度，

基于该配载裕度，判定是否进行配载的变更。

3.根据权利要求2所述的船舶的配载计划方法，其中，在所述配载裕度的范围内进行货物的配载增加。

4.根据权利要求2所述的船舶的配载计划方法，其中，在所述配载裕度的范围内减少压载水的注水量。

5.根据权利要求3所述的船舶的配载计划方法，其中，在所述配载裕度的范围内减少压载水的注水量。

6.根据权利要求1所述的船舶的配载计划方法，其中，所述船舶的配载计划方法被应用于集装箱船。

7.一种船舶的配载计划系统，其中，所述船舶的配载计划系统以能够执行权利要求1所述的船舶的配载计划方法的方式构成。

8.一种船舶，其中，所述船舶应用了权利要求7所述的船舶的配载计划系统。

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