近几年，杂货船市场风生水起，众多国内企业顺应潮流，加大投入，入住市场，抢占商机。随着出口货物的多样性，对船舶以及船员素质要求也越来越高。
本文作者CAPTAIN-WLP长期耕耘在航海一线，对杂货船运输与大件货物绑扎计算积累了一些心得，本期无私分享给大家，希望感兴趣的同仁能够提出宝贵意见，本文主要从以下五个方面具体开展讲解。
1.杂货船装运指导文件
2.了解船舶的装货性能
3.预配过程中需要考虑的问题
4.装载过程中的衬垫与绑扎
5.绑扎方案的核算
1.杂货船装运指导文件
关于杂货船装运，货物积载与系固安全操作规 则（CSS Code）是根本性指导文件，货物运输组件装载指南（CTU Code）是件杂货的绑扎方法主要文件，在此推荐几本行业协会的相关书籍，希望能够帮助大家快速的掌握和了解杂货运输。
1. 货物积载与系固安全操作规则（CSS Code）,该规则对件杂货在船的绑扎系固和积载提出指导，对货物系固装置提出建议；对在恶劣海况下可采取的行动及对货物移动可采取的补救行动提出建议；对系固有效性进行评估；对货物系固设备的要求及货物资料的要求。
2. 货物运输组件装载指南（CTU Code）是对集装箱及货物单元中的组件的绑扎要求，其提供的绑扎方法，对于件杂货的整体绑扎，有非常强的指导作用。
3.Thmas stowage是业界认可的指导用书，由Thomas船长毕生写成，具有很强的指导性。
4.Lashing and Securing on deck cargo甲板货装载绑扎，很实用直观的一本书。
二. 了解本船的装货性能
1. 参考船舶建造规范，熟悉船舶设计建造的假定条件，了解各分结构主要作用，包括 支撑、承载等等；在此推荐CCS的《钢质海船入级规范》，对于强度评估等进行了详细的说明。一旦发现，盘圆这种超重货物的装载，强度和衬垫应参考建造要求。
2.《货物系固手册》CSM是每条船制定获得审核通过的针对性要求，装货的基本 根据 公约要求，除移动平台、渔船、仅装载散装液体或固体货物的船舶及符合国际海事组织《国际高速船安全规则》的高速船外，所有国际航行船舶均应在装载货物单元时随船配备经批准的《货物系固手册》(cargo securing manual，CSM)。
3. 船舶装载手册，清楚的说明了船舶整体强度和局部强度，是装货的基本要求。
4.货物的化学特性对海上运输的影响，参考货物适装证书，和货物细节，不在本文的讨论之内，在此也提醒关注。
三.预配过程中需要考虑的问题
1.吃水
船舶吃水满足整个航次，多个装港卸港的港口吃水要求。
2.强度
杂货船配载时既要满足船舶总纵强度又要满足局部强度要求。总纵强度又可分为纵向强度，横向强度和扭转强度。纵向强度的计算可以通过船上的配载软件方便快速的计算出来局部强度是船舶结构抵抗船体局部变形或破坏的能力，对于重大件来说在船舶总纵强度满足的前提下局部强度往往不能满足要求。甚至于局部受力过大导致局部强度破坏。所以，此时合理积载，良好的衬垫就显得尤为重要。
3.稳性
杂货船运输过程中对稳性的考虑也是一个很重要的环节，稳性越大，横摇周期越小，频率越快，对绑扎要求越高。钢材密度大，重心低，我们配载时候要考虑甲板货对降低稳性所带来的有利影响。
4.装卸货物操作方便性
大件货物特性，其装载位置，船舶吊机SWL，都对货物是否能够顺利装卸有重大影响。
四.装货过程中衬垫与绑扎
1.装货过程中重要的人员因素
杂货船安全装载与运输中，人员因素占很大一部分。对于杂货船装载很多公司片面认为已经派了非常经验的码头船长以及公司海务强大的支持就能万无一失。我认为这是一个很错误的观念。码头船长只是解决了部分问题，然而在现场对风险的判断，对船舶自身的了解，不是码头船长所能代替的。所以，在装载货物的过程中船岸沟通以及优秀的船员配备显得尤为重要。
2.装货过程中的良好衬垫
货物的良好衬垫对船舶和货物本身的安全具有很重要作用。很多船损和货损都是因为衬垫不足导致的。尤其重大件运输中底部良好的衬垫能够很好的均匀的分摊受力，避免造成应力集中，损伤船舶。
3.足够有效的绑扎
绑扎是保证货物安全运输过程中非常重要的一环。常用的绑扎工具有花篮螺丝，卸扣纤维绳，钢丝绳，链条，钢带。通过牢固的绑扎来克服风压力，波溅力，货物的横向侧滑力，
纵向侧滑力，以及货物的倾侧力。
五.绑扎方案的核算
1.件杂货的运输，核算绑扎的有效性是非常重要的，以下核算方法供大家参考。
2.绑扎方案是否有效，根本考量的就是货物所受的外力小于绑扎的系固力。通过绑扎主要用来克服货物的横向侧滑力，纵向侧滑力，以及货物的倾侧力。绑扎计算能够直观的反映出绑扎方案是否合格。但是目前绝大多数船舶对绑扎的核算都是凭经验，这也难怪很难有说服力。下面，我通过一个例子详细的来对货物绑扎有效性进行计算。
3.某船长L=185米，B=32.26米，Gm=3米，SPEED=14.2 KNOTS 货物重量 62吨，货物尺寸长宽高=6x4X4米，积载于主甲板低位，0.2L船长处。绑扎材料钢丝绳 Bs=125KN 卸扣，花篮 螺丝，D-ring BS=280KN ,底部方木衬垫。
| Table 1 - Determination of MSL from breaking strength | |||||||||
| 1 | Materials | MSL | |||||||
| 2 | shackles,rings ,deckeyes .turnbuckles of mild steel | 50% of breaking strength | |||||||
| 3 | lashing rods , twistlocks ,stackles ,sockets,D rings ,lashing plates,penguin hooks and bridge fittings | 50% of breaking strength | |||||||
| 4 | fibre rope | 33% of breaking strength | |||||||
| 5 | web lashings | 50% of breaking strength | |||||||
| 6 | wire rope(single use) | 80% of breaking strength | |||||||
| 7 | wire rope(re-useable) | 30% of breaking strength | |||||||
| 8 | steel band (single use) | 70% of breaking strength | |||||||
| 9 | chains | 50% of breaking strength | |||||||
4.上面的表一是船舶系固手册中对常用的绑扎工具MSL的简单计算，由此可得出钢丝绳的MSL=80% X BS=80% X 125 =100KN，花篮螺丝的MSL=50% X BS=50% X 280=140KN。
根据绑扎采用的木桶原理，用绑扎材料中MSL最弱的一个作为核算系固力的基础。
4.通常我们在进行计算时。假设货物受三个外力影响。
（1）.因船舶摇晃而产生的惯性力有横向，纵向，垂向三个方向力
（2）.风力，只有横向和纵向两个方向
（3）.波浪对货物波溅力，只有横向和纵向两个方向
5.因此，外力作用在货物单元上在纵向（X），横向（Y），垂向（Z）三个方向上面，我们可以通过公式计算出力的大小：
F(X,Y,Z)=m . a(x,y,z) + FW(X,Y) + FS(X,Y)
注释：F(X,Y,Z) 货物所受外力的三个方向里，纵向，横向，垂向 ，m货物的重量 ， a(x,y,z) 纵向，横向，垂向的加速度 ， FW(X,Y) 风压造成的纵向，横向力 ，FS(X,Y) 波浪造成的纵向，横向力
6.其中，a(x,y,z)的计算比较复杂，因为影响加速度的参数较多。通常计算惯性加速度通过 以下公式： 惯性加速度=基本加速度*修正系数基本加速度可以通过系固手册表一Basic acceleration data 查得，然而基本加速度值的使用需要满足以下条件:
1.航行于无线航区
2.全年运营
3.25天为一个航次
4.船长为100米
5.航速为15节
6.B/GM≥13
7.若在限制区域，系固手册中表列数值可以在考虑季节和航次运行时间后适当减小。若船长不足100米，速度不足15节，根据系固手册中表二Correction factors for length and speed进行修正。但，对于表中没有直接列出的船厂与航速组合，可以通过以下公式获得修正系数。
修正系数=（0.345 * V√L）+(58.62 * L-1034.5)/L∧2
注意：1.L为垂线间长 ，V为船速 2.该公式不适用于L小于50米或L大于300米
8. 若B/GM小于13时，则用系固手册中表四 Correcton factors for B/GM小于13中数值仅对横向加速度值进行修正,然而B/GM小于7时：
1.用一种可接受的方式来确定加速度数值
2.可使用B/GM=7时的表中修正系数，前提是该加速度数值不小于LR规定中数值。在多数
情况下，B/GM=7时的修正系数可最小用于B/GM=4.在B/GM=4之下，应该使用LR规则中方式获得。
3.当发生严重的横摇时，横摇角度值可以超过30度，此时横向加速度可能超过表列值应当采取措施避免横摇过度。
4.当高速顶浪航行时，产生的浪拍击力量，此时的纵向，横向加速度值可能超过表列值，应适当减速。
5.当随浪或者尾部斜浪时，尽管其稳性不明显低于最低要求，但可能发生大的横摇，因而横向加速度可能超过表列值，应该考虑适当的改变航向。
前面举例中的B/GM小于13，速度14.2节，可通过公式得出如下：惯性加速度：基本加速度*修正系数
基本加速度通过表一Basic acceleration data 查得 ax=2.9 ,ay=6.3 az=6.2
根据系固手册中表二Correction factors for length and speed中表列值无法查得
通过修正系数=（0.345 * V√L）+(58.62 * L-1034.5)/L∧2公式求得修正系数=0.647
根据系固手册中表四 Correcton factors for B/GM小于13仅对横向加速度得修正系数=1.102
9.露天甲板货物所受的风力，波溅力可通过公式简单计算：
（1）风压力=1 KN / M2
(2) 波溅力=1 KN / M2
(3)实际的波溅力可能大很多，该计算数值可以被认为在采取了保护措施后的剩余部分。
（4）波溅力仅适用于高出露天甲板或舱口2米以上的高度。
（5）在限制区域内，波溅力应该被忽略。
10.根据举例中货物信息提供的数值我们对三个方向惯性力计算如下：
FX=m . ax + FWx + FSx = 62 x 2.9 x0.647 + 4 x 4 + 4 x 2 =140.33 kn
Fy=m . ay + FWy + FSy = 62 x 6.3 x0.647 x 1.102 + 6 x 4 + 6 x 2 =314.5 kn
Fz=m . az = 62 x 2.9 x0.647 =249 kn
11.绑扎系固力的计算
1.右侧横向系固力的计算如下：
当前面提到的货物横向惯性力小于或者等于横向系固力则说明绑扎有效
Fy≦u.m.g + cs1 . f1 + cs2 . f2 + csn . fn
注释：u为摩擦系数 u=0.4 木-木/湿或干 u=0.3 铁-木/橡胶
u=0.2 铁-铁，干 u=0 铁-铁，湿 m 为货物重量 g 为重力加速度9.81 CS 系固设备的计算强度CS=MSL/1.5 n 为绑扎绳索根数 f 根据摩擦系数和系固角度查表获得
根据举例中提供数值右侧横向系固力计算如下：
Fy≦u.m.g + cs1 . f1 + cs2 . f2 + csn . fn =0.3 x 62 x 9.81 + 67 x 0.86 +67 x 0.83 +67 x 0.83 + 67 x 0.78 =403.5 kn 横向惯性力 =315.5kn 右侧横向系固力=403.5 kn
由此得出，右侧横向系固力大于横向惯性力，则右侧绑扎系固核算有效。
2.根据举例中提供数值左侧横向系固力计算如下：
Fy≦u.m.g + cs1 . f1 + cs2 . f2 + csn . fn =0.3 x 62 x 9.81 + 67 x 0.86 +67 x 0.92 +67 x 1.03 + 67 x 0.86=410.9 kn 横向惯性力 =315.5kn 左侧横向系固力=410.9kn
由此得出，左侧横向系固力大于横向惯性力，则左侧绑扎系固核算有效。
3.前纵向系固力计算
横向系固装置的纵向分力为防止货物纵向滑动提供了纵向系固力，计算公式如下：
Fx≦u(m.g -Fz) + cs1 . f1 + cs2 . f2 + csn . fn=0.3(62 x 9.81 - 249) + 67 x 0.58 + 67 x 0.45 + 67 x 0.25 +67 x 0.58 =232.3 kn
纵向惯性力 =140.33 kn 前纵向系固力=232.3 kn
由此得出，前纵向系固力大于纵向惯性力，则横向系固装置的纵向分力为防止货物纵向滑动提供足够强度的系固力。
4.后纵向系固力计算
横向系固装置的纵向分力为防止货物纵向滑动提供了纵向系固力，计算公式如下：
Fx≦u(m.g -Fz) + cs1 . f1 + cs2 . f2 + csn . fn=0.3(62 x 9.81 - 249) + 67 x 0.45 + 67 x 0.69 + 67 x 0.58 +67 x 0.57=261.2 kn
纵向惯性力 =140.33kn 前纵向系固力=261.2kn
由此得出，后纵向系固力大于纵向惯性力，则横向系固装置的纵向分力为防止货物纵向滑动提供足够强度的系固力。
5.横向翻转力的计算
Fy .a ≦b.m.g +0.9(cs1.c1 + cs2.c2 + csn.cn)
注释：
a 翻转的力臂，垂向重心高度，一般取货物高度一半
b 货物横向重心，一般取货物宽度的一半
c 绑扎力的力臂，一般可取货物的宽度
根据举例中的数值计算如下：
Fy .a ≦b.m.g +0.9(cs1.c1 + cs2.c2 + csn.cn)
314.5 x 2 ≦ 2 x 62 x 9.81 +0.9 x(67x4+67x4+67x4+67x4) 629 ≦ 2181.2
由此，可以得出翻转力远远小于阻止翻转的系固力，绑扎核算有效。
通过以上对举例货物绑扎的核算，我们能够直观的了解到货物绑扎系固有效性。绑扎主要目的就是通过绑扎的系固力来克服货物的横向侧滑力，纵向侧滑力，货物的倾侧力。仅凭经验的判断缺少强有力的说服力。作为船上人员在运输货物中我们更应该谨慎，确保安全的将货物运输到目的港。基于以上详细的计算过程，通EXCEL表格来实现对货物绑扎是否满足条件的快速核算，能够大大提高杂货运输的安全性，也能减少不必要的绑扎材料的浪费，减少过度绑扎带来的金钱和时间的浪费。
2022.09.28
CAPTAIN-WLP
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