摘 要

本文针对现阶段码头泊位规模的限制，同时由于部分船厂码头泊位和吊装能力不足，目前无法使用大吨位船舶进行柴油机整机运输，加上柴油机整机高度较大，导致海上运输时无法通过舱盖实现完全封舱，与此同时柴油机整机过高也增加了船舶受风面积，降低了船舶稳性，由此带来一系列涉及到强度、稳性、系固、风雨密等安全问题。

对大型船舶柴油机海上运输进行运输风险分析，运用层次分析法，从人、船舶、环境三方面考虑，将船舶柴油机整机海上运输影响因素分为人为因素、船舶因素、环境因素、管理因素；并以3000吨级运输船舶为例，对“船舶-柴油机组合”的完整稳性、纵向强度、船舶积载方式与系固进行数据处理分析以便和规则进行比较，所得结果对大型船舶柴油机整机海上运输提供安全研究具有重要的指导意义。

所得出结论可以作为海事主管机关对船舶柴油机整机海上运输安全进行监督管理的参考；船舶公司建立内部安全管理制度的参考；船舶运输柴油机整机的生产实践指导。

关键词：大型船舶柴油机运输；3000吨级船舶；运输风险；船舶-柴油机组合

Abstract

In view of the limitation of berth size at present stage, and due to the inadequate berth and lifting capacity of some shipyards and wharfs, it is impossible to use large tonnage ships to transport diesel engines as a whole. In addition, the high altitude of diesel engines makes it impossible to completely seal the cabins through hatch covers during sea transportation. At the same time, too high diesel engines also increase the wind area of ships and reduce the ship's capacity. Ship stability brings about a series of safety problems, such as strength, stability, fastening, wind and rain tightness.

This paper carries out the risk analysis of marine transportation of large-scale marine diesel engine, divides the factors affecting marine transportation of marine diesel engine into human factors, ship factors, environmental factors and management factors by using the analytic hierarchy process (AHP) from three aspects of human, ship and environment; and takes the 3000-ton transport ship as an example to analyze the integrity, stability, longitudinal strength and Ship-diesel engine combination. Data processing and analysis of ship stowage mode and fastening are carried out for comparison with rules. The results obtained have important guiding significance for the safety study of large marine diesel engine at sea.

The conclusion can be used as a reference for the maritime authorities to supervise and manage the marine transportation safety of marine diesel engines; for the shipping companies to establish internal safety management system; and for the production practice guidance of marine diesel engines.

Key Words：Large-scale marine diesel engine transportation;3000-ton ships; Transportation risk; Ship-diesel engine combination

目 录

第1章 绪论 1

1.1 海运重大件货物的定义 1

1.2国内外重大件运输概述 1

第2章 大型船舶柴油机整机海上运输风险分析 4

2.1船舶柴油机整机海上运输安全影响因素分析 4

2.1.1人为因素 4

2.1.2 船舶因素 4

2.1.3 环境因素 5

2.1.4 管理因素 5

2.2船舶柴油机整机海上运输安全风险控制方案研究 5

2.3规范符合性分析 6

第3章 船舶完整稳性计算分析 8

3.1船舶稳性计算原理及要求 8

3.2船舶出港及到港稳性计算 9

3.3稳性计算结果分析 10

第4章 船舶纵向强度计算分析 12

4.1船体总纵弯曲强度计算 12

4.2船体总纵弯曲强度分析 14

第5章 船舶积载方式与系固计算分析 15

5.1货物绑扎系固计算分析 15

5.2货舱风雨密影响分析 18

第6章 结论及建议 20

6.1结论 20

6.2建议 21

参考文献 22

致谢 22

第1章 绪论

在航运业刚发展时期，由于船舶运载能力和港口机械吊装能力的限制，对于大型的机械如船用柴油机、油气设备、模块设备和预装单元等重型机械常常采用在制造工厂进行拆解运输，然后到目的地进行组装的方法来完成运输。然而，此类方法在拆解和重新组装的过程中对操作人员的要求较高，如果操作不正确可能会致使机械设备发生损坏甚至发生危险。

随着造船业模块化生产的发展、船舶大型化的趋势和港口机械吊装能力的显著提升，对于此类大型机械设备的整机运输是目前更为常见的运输方式。而此类设备运输往往都属于海上重大件运输范畴。

1.1 海运重大件货物的定义

体积过长、长度过大，而且重量超出一定程度的货物一般称为重大件货物。我国港航计费的相关规定中指出，每件超过重量3吨的货物被称为重大件货物，长度超过9米的货物被称为长大件货物。而按照国际标准中的规定，超重件是指每件重量超过40吨的货物，超长件是指长度超过12米的货物，超高件和超宽件是指高度或宽度超过3米的货物。按照国际贸易运输标准的规定，装卸货码头的起吊能力也是划分重大件货物的标准之一，例如卸货码头上一般没有起重吊卸设备，但是船上克令吊的额定安全负荷为15吨，这就意味着重件货物在这里的标准是超过15吨的货物。在二十世纪六十年代，40至60吨重的设备和货物一般称为重大件，而到世纪初，重大件货物的标准变成了主要是指超过150吨重的设备或结构件。现阶段常见的在国内外物流市场上重大件货物主要是指超大型的钢结构货物，比如大型船体的上层建筑、化工容器、船体分段、大型桥面板、大型集装箱桥吊整机和散件、大型桥面板等海工设备、卸船机整机和散件等等。这些货物通常轻的达到上百吨重的甚至几万吨，体积不仅巨大而且又无规则可言。其中这些重大件设备的装卸或运输涉及到了许多学，需要丰富的知识积累，其包括海洋运输实务、吊装学、船舶海洋工程等多门学科和技术，重大件设备的装卸运输是国家生产建设和进出口贸易的重要市场组成部分，这些重大件运输项目中关键因素是运输中的风险考量[^[1]]。

1.2国内外重大件运输概述

重大件运输船开始于上世纪二十年代，世界上第一艘大件运输船“利奇费尔斯号”（MV Lichtenfels）是由德国Deutsche Dampfschiffahrts-Gesellschaft Hansa（简称DDG汉森）公司建造，载重量10,500吨，甲板吊载荷为120吨。早期的重大件运输船是从杂货船、普通货船和其他类型的船舶演变而来，以适应不断增加的货物重量。当时的重大件货物通常指大约40吨的设备。随着工业制造水平的不断提高和运输市场的快速变化，大型发电设备、换热设备、基础设施、炼油化工设备等业务的数量不断增加，商品的种类和价值也逐渐增加。适应这些货物的重型起重船舶越来越频繁地用于大型运输，起重设备的起重能力也不断提高。目前运输600吨以下的货物技术已经相对完善，600吨到1000吨的船舶比较少，1000吨以上的大件运输船不断问世，截止目前己有单吊1500吨的重吊船被生产出来。随着科学技术的进步以及经济和市场的快速变化，越来越多的大容量船舶将相继出现。

重吊船舶是远洋运输船舶，可以运载重型货物，并在自己的设备上装卸货物。它们可以在港口装卸，无需起重设备，也不受码头装卸设备的限制。重吊船的甲板上有两到四台重型起重机。每台起重机的额定负载从几十吨到几百吨不等。一般来说，吨位不是很大，大约3万吨。它有很强的进出沿海和内陆港口的灵活性。船舱和开口足够大，可以容纳超长、超宽和超高的货物。主甲板也可以装载超长的重部件，长达约100米。但是，重吊船兼运重大件和集装箱，船货舱的数量通常很少。船舶参数和稳定性与其他船舶有很大不同。与普通散货、集装箱和油轮相比，主要运输船舶的结构和材料比较特殊，规模经济性不明显，导致建造和运营成本较高，船舶数量和吨位比其他类型船舶少[^[2]]。

世界上有很多运输重大件业务的公司，国外有荷兰的Dockwise、Biglift、Rolldock、COMB-Lift、Jumbo，挪威的Ocean HeavyLift、Seamettrric、日本川崎SAL、德国HANSA HeaveLift、贝鲁加航运公司等等。荷兰Jumbo公司船队是世界上最先进、单船装卸能力最强的大件运输船舶，该公司“Fairmaste号”是目前世界上最大的重吊船之一，该船配备两台起重机，总起重能力达3000吨；BifLift Shipping公司的“Happy Buccaneer号”重吊可装卸1400吨重大件货物；2013年已有可起重1800吨货物的重吊船舶下水。中国的主要航运公司在大型货船的订造上紧随其后。广州远洋运输有限公司于1996年订购了四艘大型货船，载重量为16500吨。每艘船有三台起重机，一台50吨和两台250吨起重机。两台起重机联合操作一次可以处理500吨大型货物。2007年，中国中波船务有限公司斥资23亿元向大连船务工程有限公司订购6艘重型起重船，每艘载重3万吨，其中两艘320吨重型起重船和两艘50吨轻型起重船，可运载640吨大型货物。2015年1月中波轮船又下水一艘重吊船“长江”轮，搭载两台260吨起重机，能够处理520吨重的货物，总载重量为36，000吨。它是目前世界上最大的重吊船。中远航运拥有“大中”、“大华”、“大富”、“大强”等以及8艘28000吨、大舱口、新型的400吨多用途重型起重船，可以在全球范围内提供定期或不定期的运输服务，非常适合成套设备和工程项目主要项目的装运[^[3]]。

重吊船是目前国际海上重大件运输的主要船型之一，除此之外，半潜船也是一种常见的重大件运输船型，多用于进行海洋工程设备和一些驳船、军舰等的整船运输。半潜船也称为半潜式子母船，通过压载水的调节，船舶的货物甲板被浸没在一定深度的水中，以便当超大货物(驳船、钻井平台等)通过。不能分离和提升以被运载的货物被拖到甲板上方，压载水被排出，在货物甲板和船上的货物重新浮出水面到水面上的适当位置并且货物被必要地捆绑和紧固之后，货物被运输到指定位置，并且货物以与装载时相同的方式被卸载。然而，这种运输任务通常是一次性任务，需要很高的技术和管理经验。除重吊船和半潜船外，驳船拖轮的组合与散货船、杂货船等也常用于重大件运输。驳船和拖轮常用于运输失去动力或无动力的一些大型船舶如检修的航空母舰等。而由于重吊船和半潜船数量有限，成本较高，技术要求较高等，在进行远洋运输贵重的重大件货物时才使用这类型船舶。

一般对于600吨以下的重大件货物，主要使用散货船或杂货船，通过合理的货物配载、绑扎系固等一系列措施使船舶稳性与强度达到相关要求，并严格规定航行路线与航行天气条件，是常用的一种运输方案。

国际上的通行做法是，海运重大件货物运输应严格遵守IMO的相关安全规定，码头泊位配备完备的装卸设施，装船前应进行详细的计算，装卸、积载、系固作业应在验船师或监管人员的监督下进行，开航前获得必要的许可和证书。

而本文所研究的大型船舶柴油机正属于重大件货物运输，大型船舶柴油机有着体积大、重量大、形状不规范的特点，这为大型船舶柴油机的运输无疑增添了许多困难，就算在重大件运输领域中也是一个难题。并且受到运输条件的限制，比如码头规模太小，航道尺度不够等原因，运输大型柴油机的船舶不易过大，这又为运输增加了许多运输风险，使运输柴油机的船舶的稳性、纵向强度、积载方式和系固都面临着考验。需要我们对大型船舶柴油机整机运输进行详细的规定和严格的规范，将大型船舶柴油机整机海上运输风险降到最低，使生产达到最高效，运输效率最优化。

第2章 大型船舶柴油机整机海上运输风险分析

针对船舶柴油机整机海上运输风险开展影响因素分析，识别相关风险源，列出了相关技术规范和标准（强度、稳性、系固、舱盖风雨密）对船舶海上运输的要求，为后续计算、分析提供了依据。

若将船舶柴油机整机海上运输视为一个系统，那么它有不确定性和复杂性的特点，本章节以结合离散模糊集和层次分析分AHP基本，运用有关专家及学者的调查数据对大型船舶柴油机整机运输风险进行了系统、科学的识别研究，并运用效用分析法相对提出了其中关键风险要素的最佳控制方案。

2.1船舶柴油机整机海上运输安全影响因素分析

2.1.1人为因素

人是船舶航行安全的主体。在水上交通安全事故中，人为因素是导致事故的最重要的直接因素。船员的年龄结构、教育水平、船员培训、证书、船员属性、船员个性和心理状态等，都直接影响船员的行为，并在事故中起决定性作用。同时，其他的人员如引航员、管理人员、码头工人等，也会在履行各自职责时出现差错或过失，从而导致事故的发生[^[4]]。

人的因素主要考虑船员，包括了船员适任状态、年龄以及遵守相关法律法规这3个风险因素。

（1）船员适任状态：包含船员的文化程度、船员培训、持证情况等，反映船员的专业技术水平。

（2）船员年龄：一定程度上反映出船员的资历与经验水平。

（3）遵守法律法规：反映出船员遵守相关法律法规的程度。

2.1.2 船舶因素

船舶因素是另一个可能影响水上交通安全的直接因素。船舶因素包括船龄、船舶结构、船舶吨位、船舶载重、船舶自身技术缺陷和货物装载情况，主要包括稳性、系固、舱盖风雨密等。

船舶因素包括船舶适航状态、船龄以及船舶吨位这3个风险因素。

（1）船舶适航状态：反映出船舶结构、船体保养、船舶载重和货物装载情况等因素作用下船舶适合于航行的状态。

（2）船龄：一定程度上反映出船舶的保养、维护以及装备的状态。

（3）船舶吨位：反映出船舶的大小和尺度。

2.1.3 环境因素

除不可抗力外，环境因素很少是事故的直接因素，但它们往往是人为失误的主要诱发因素另外，水上交通安全事故的主要原因之一也包括通航尺度受限。

本研究将环境因素分为自然环境和通航环境，从而进一步筛选水上交通的风险因素。

1．自然环境

自然环境考虑了能见度、风、流和海浪这4个风险因素。

（1）能见度：主要受雾、雪、雨等恶劣天气的影响，一定程度上影响驾驶员的视觉瞭望。

（2）风：在强风的情况下，这将增加船舶操纵的难度，并增加搁浅和碰撞等事故的可能性。

（3）水流：就像强风一样，水流也会在一定程度上影响船只的机动性，从而可能导致水上交通事故。

（4）海浪：海浪会造成船舶振荡，影响船舶的操纵性能，同时，过高的波浪可能会造成船舱进水，影响船舶的运输安全。

2．通航环境

通航环境考虑了通航尺度、船舶交通流以及导助航设施这3个风险因素。

（1）通航尺度：包含航道宽度、深度、曲率半径等。

（2）船舶交通流：反映出船舶的通航密度等。

（3）导助航设施：反映出助航设施的完善程度。

2.1.4 管理因素

虽然管理因素不是造成水上交通事故的直接因素，但它们直接影响到人为因素、船舶因素和一些环境因素。因此，可以认为水上交通事故的发生在一定程度上是由管理不当间接造成的。

本研究中管理因素包括海事管理、船公司管理和船舶管理3个风险因素。

（1）海事管理：包含各级海事机关和航道部门的管理。

（2）船公司管理：包含船东和营运部门的管理。

（3）船舶管理：船员对船舶的管理

2.2船舶柴油机整机海上运输安全风险控制方案研究

针对货物运输距离、防水情况、货物积载情况、能见度、系固情况和风这6个风险要素，结合专家调查的意见和海上货物运输的实际情况，本研究提出以下4个船舶柴油机整机海上运输系统风险的控制方案。

（1）加强企业管理，合理安排运输路线，严格制定货物积载和防水方案

从企业层面，加强管理制定完善的安全生产规章制度和应急预案，严格落实企业安全主体责任，确保选择合适的船舶进行运输，并在船舶离港前严格落实货物防水和货物积载的相关规章制度。

（2）加强气象水文信息的收集