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大副拉粮刍议(1): 稳性计算及美加澳表格说明

延伸阅读(点击可查看):→为什么说没有海员世界上一半的人会挨饿?→粮食海运全析

美国作为头号粮食出口国,2015年出口粮食约1.5亿吨,那才占全球份额的10%,2016年中国粮食产量约6.2亿吨,我查的进口量竟然是1.2亿吨?每年这的十几亿吨粮食需要我们海员运输!再加上市场低迷,现在(2017年3月15)巴西拉矿回国14美金/吨,而拉粮食28美金/吨,商人逐利,有机会拉粮,他们会愿意拉矿?量大利大,拉粮是家常便饭,不可避免,比如我轮现在就在巴西锚地等着拉大豆回国,这是去年八月我上船以来第三次装粮。拉粮比拉矿复杂,尤其对新大副或没拉过粮的大副,挠头皮。面对拉粮一系列复杂的问题,我仔细研究并做了很多笔记,更请教了不少前辈,现在上船7个月了,该把笔记细化一下了。下面就从散粮的特性和运输要求开始,探讨以下几个关键问题。

图:LOADING IN TACOMA ,USA—2017

图:COMPLETED IN BAIE COMEAU,CANADA-2016

图:LOADING IN TUBARAO BRIZAL—2017

本文主要内容:

  • 1简述--散粮的运输要求和特性,

  • 2说明--美国加拿大澳洲散粮稳性计算,

  • 3套路--备粮仓的要求(特别是煤改粮经验),

  • 4保管--运输途中的熏舱通风等,

  • 5心得--装卸港的注意事项,

  • 6浅谈—过巴拿马运河的注意事项-----此腹稿概略定型于 2016年10月8日加拿大魁北克BAIE COMEAU拉粮锚地

一:简述--散粮的运输要求和特性

SOLAS74公约第Ⅵ章对谷物的定义是:the term grain includes wheat, maize(corn) oats,rye, barley, rice, pulses, seeds and processed forms thereof whose behaviour is similar to that of grain in its natural state. 并且强制要求 a ship carrying grain shall comply with the requirement ofInternational Grain Code,and hold a document of authoritization as required by that code。

SOLAS这只是给了个纲,具体的目,在《国际谷物规则》的Chat7 Stability Requirements部分。英语原文不再抄录,直接将IGC的扫描附上,其中文大意如下:

《国际谷物规则》稳性要求

7.1任何拉粮船舶的完整稳性,整个航程中,在一定程度上考虑到本规则B部分和图例A.7的谷物移动引起的倾侧力矩后,至少应满足以下衡准

1).谷物移动横倾角不得超过12°或者甲板边缘浸水角, 二者以较小者为准;

2).在静稳性曲线图上, 在横倾力臂曲线和复原力臂曲线之间直到两曲线纵坐标间最大横倾角, 或者是 40°, 或者是进水角 θf, 三者之间最小者之间所围的纯面积或剩余面积,在任何装载状况下, 不得小于 0.075 米-弧度;

3).进行液舱自由液面修正后的初稳性高度值不得小于0.30 米;

7.2装载前,如果缔约国政府的装货港要求,船长应证明船舶在航程中的所有阶段,符合本部分要求的稳性衡准。

7.3装载后,船长应确保船舶在出海前保持正浮状态;

之所以针对散粮有以上强制要求,就是因为散粮稳性特殊。其实,散粮不仅稳性的要求特殊,整体来说散粮(运输)有以下五个方面的特性:

  • 特性一:下沉性和散落性-- -在船舶摇摆和震动等外力作用下,会导致谷物表面的下沉,以及自由松散流动--故稳性要求高

  • 特性二:吸附性和清洁性----对有害气体的吸附性,无论人畜食用或加工,粮食必须保持清洁---故备舱要求高

  • 特性三:吸湿性/散湿性和维持生命的呼吸性,且易受虫害和鼠害---故需注意通风熏舱,

  • 特性四:贵重性----货量易于引起争执,且可能引起索赔,有CLAIM和山茶花,.P&I那个,码头实际经验满载不超重,通函的claim

  • 特性五:拉粮过运河—如前所述,美国最大粮食出口国,经常装了粮食就过巴拿马来远东。

此处归纳的这五个方面的特性,乱七八糟,不成系统,当然,这并不影响本文之大局,反倒是组成了本文的大局。正是这五个特性组成了本文的主题。特性分类不是目的,只是引子。接下来就针对这五类特性,依次探讨稳性/备舱/熏舱/装卸/过河的话题。

二:说明--美国加拿大澳洲散粮稳性计算

1:散粮稳性综述。

如前所述,散粮特性一:下沉性和散落性-- -在船舶摇摆和震动等外力作用下,会导致谷物表面的下沉,以及自由松散流动--故稳性要求高

谷物表面下沉,重心降低,散落流动,重心横移,所以谷物移动对船舶稳性的影响包括垂向和横向两个移动分量,垂向移动使船舶重心降低,横向移动横移使谷物产生横向倾侧力矩,这个倾侧力矩达到一定数值,船舶则会倾覆。所以必须确保谷物产生的实际倾侧力矩不至于过大,以保证船舶的稳性和安全。

既然谷物产生了倾侧力矩,而且不可以太大,那么,这个谷物实际倾侧力矩Actual Heeling Moment最大允许到多少?标准在哪里?标准就在船舶出厂时给的最大许可倾侧力矩表Maximum Allowable Heeling Moment。就是说倾侧力矩最大不能超过船舶出厂给的许可力矩。直白的说,装的粮食随着船在海上晃来晃去,产生想把船晃翻的力(矩)Actual,而船厂给了个许可数据Allowable,晃的力(矩)Actual不超过Allowable,才合格!

散粮稳性的计算,就是算出实际产生的倾侧力矩Actual Heeling Moment,并查到最大许可倾侧力矩Maximum Allowable Heeling Moment,然后将二者对比,Actual 小于Allowable,即谷物倾侧力矩小于最大许可力矩,合格!!!既然是比较Actual HM和Maximum HM的大小,那就要算出来各自的大小。

接下来,就捋一捋思路,到底怎么求算Maximum AllowableHeeling Moment和Actual 和 Actual Heeling Moment。

1.1)-最大许可倾侧力矩Maximum AllowableHeeling Moment的查取。

Allowable要用船舶排水量△和总重心高度KG双内插查表,故应先算出来△和KG。△自然是油水常数空船货的总和。KG要用单个载荷的垂向力矩的总和除以总载荷

ΣPiZi—全船垂向力矩

Pi—构成排水量的第项的载荷重量

Zi—第Zi项的载荷重量的重心高度

ΣG:油水, C:常数, △L:空船, Q:货物

KG要经过油水柜的修正,KG=KG。-GG。

1.2)-实际倾侧力矩ActualHeeling Moment的计算

Volumetric heeling moment:倾侧体积矩(单位m4),查表可得

Stowage Factor 积载因数(单位m3/mt),从VI或代理处可得

注意按规则将倾侧体积力矩修正,松动舱1.12倍,满载舱1.0倍

算出了Actual HM和Maximum HM,再将对比二者即可。说是算稳性,实际主要是查资料,美加澳洲的表格里都有自动计算公式,查得相关数据,顶多再将查的内插一下,基本就完成了。整体思路有了,下面就是具体表格的介绍了。美国、加拿大、澳大利亚等主要散粮出口国均有散粮运输稳性计算专用表格,这也符合《国际谷物规则》7.2的要求。美国由国家货物局(NCB)负责,澳大利亚海事安全局(AMSA)负责,而在加拿大则由港监(Port Warden)负责

图:TRIMMING IN TACOMA,USA –2017

图:LOADING IN SANTOS BRAZIL,2016

2:美国NATIONAL CARGO BUREAU,INC.的散粮计算表格

GRAIN STABILITY CALCULATION FORM

PAGE I 是填写船舶细节。大家都会,不再详述。

注a:APPLICABLE REGULATIONS:International Grain Code(IMO Res MSC 23 (59)

注b:GRAIN LOADING BOOKLET APPROVED BY和ADDENDUM FOR UNTRMMED ENDS APPROVED BY:船级社例如CCS或NKK等等。

注c:FWA-FRESH WATER ALLOWANCE:为淡水超额量指的是船舶同标准海水水域驶入标准淡水水域时船舶平均吃水的增加量。FWA=DISPLACEMENT/(40*TPC)。卡玛莎型船舶一般都是333mm。

PARTI 是SHIP AND CARGO CALCULATION计算各舱货物的垂向力矩(是为了计算总的重心高度KG)。填入SF,Weight, VCG即可,最后得到SHIP AND CARGO总的重量weight和垂向力矩moment。

注a:SF--见VI或问代理, Weight--自己每舱配货数目, VCG--查GRAIN LOADING STABLITY BOOKLET或LOADING MANUAL,

注b:松动舱(好比6舱计划不满仓)的VCG来源。GRAIN LOADING STABLITY BOOKLET的VOLUMETRIC HM,VOLUME AND KG DIGRAGRAM 部分找到NO.6CARGO HOLD,由货物的体积查表内插

注c:CARGO PLAN 图表,毋庸赘述。

注d:有了货物空船和常数的weight及moment,配货之后这三项是固定的了,整个航次不变了。就剩油水了,所以下面是油水---航程中会有变化的量

PARTII 是 FUEL AND WATER CALCULATION计算船舶出发时,中途港,到达港的稳性。这三个状态唯一的区别就是油水的变化,即自由液面的变化。最后得到KG(经过自由液面修正过的重心高度),GM(经过自由液面修正过的稳性高度)。

注a:以排水量为引数查取HYDROSTATIC TABLE中的"TKM"值,即为KM

PARTIII 是STABILITY SUMMARY计算各舱的Heeling Moment,以各舱的货物高度或空挡高度查各舱的Volumetic HM, 再除以SF(或乘以货物密度)就换算出了各舱的Heeling Moment,累积得到实际产生倾侧力矩Actual Heeling Moment。查出最大的许可倾侧力矩Maximum Allowable Heeling Moment。Actual 和Maximum二者对比,Actual 小于Maximum,合格!

注a:对于满仓的情况,无论你平仓如否都要按照满仓未平舱来计算。实际配载图还是要按满仓。这样保证了船舶安全系数更大。ATOWAGE一栏填PF--部分满仓。FUT--满仓不平舱。谷物深度或是空档高度,部分装载舱填实际谷物深度或是空档高度。一般填ULLAGE空高,满仓填0即可。

注b: 最大的许可倾侧力矩Maximum Allowable Heeling Moment的是查表双内插得来。查表引数是KG(经过自由液面修正过的重心高度)和DISP排水量。查找GRAIN LOADING STABLITY BOOKLET 的ALLOWABLE GRAIN HM ABLE“散装谷物最大许用倾侧力矩表”。

注c:VOLUMETRIC HM已包含松动舱的1.12倍。

图:NIGHT SCENEIN ACOMA,USA—2017

图:PREPARE FOR FIMUGATE AT BAIE COMEAU,CANADA--2016

3:加拿大TRANSPORTS CANADA的散粮计算表

CALCULATION OF STABLITY FOR VESSELS LOADING BULK GRAIN

大致和美国表格一样,简述如下:

TABLE I是GENERAL PARTICULARS填写船舶细节,不再赘述。

TABLE II 是CALCULATION OF KG计算各舱货物的垂向力矩(是为了计算总的重心高度KG)。填入SF,Weight,VCG即可,其中松动舱的VCG由货物的体积查表内插。最后得到SHIP AND CARGO总的重量weight和垂向力矩moment。

注a:SF--见VI或问代理, Weight--自己每舱配货数目, VCG--查GRAIN LOADING STABLITY BOOKLET或LOADING MANUAL,

注b:松动舱(好比6舱计划不满仓)的VCG来源。GRAIN LOADING STABLITY BOOKLET的VOLUMETRIC HM,VOLUME AND KG DIGRAGRAM部分找到NO.6CARGO HOLD,由货物的体积查表内插

注c:有了货物空船和常数的weight及moment,配货之后这三项是固定的了,整个航次不变了。就剩油水了,下面就是油水---航程中会有变化的油水。

TABLE III是CALCULATION OF KG & GM – LIQUIDS' WORST CONDITION DEPARTURE/INTERMEDIATE /ARRIVAL计算船舶出发时,中途港,到达港的稳性。这三个状态唯一的区别就是油水的变化,即自由液面的变化。最后得到KG(经过自由液面修正过的重心高度),GM(经过自由液面修正过的稳性高度)。

注a:以排水量为引数查取HYDROSTATIC TABLE中的"TKM"值,即为KM

TABLE IV是UPSETTING MOMENTS计算各舱的Heeling Moment,以各舱的货物高度或空挡高度查各舱的Volumetic HM, 再除以SF(或乘以货物密度)就换算出了各舱的Heeling Moment,

注a:这里的UPSETTING MOMENT就是HEELING MOMENT.

注b:谷物深度或是空档高度,部分装载舱填实际谷物深度或是空档高度。一般填ULLAGE空高,满载舱填“0”即可。

TABLE V 是UPSETTING MOMENT CORRECTION FOR VERTICAL SHIFT OF G IF NOT INCLUDED IN SHIP'S DATA修正HM.

(松动舱1.12倍,满载舱1.0倍)单独计算,然后相加得到最终的Actual Heeling Moment

TABLE VI 是MAXIMUM ALLOWABLE UPSETTING MOMENTS,查Maximum AllowableHM和ActualHM比较。Actual 小于Maximum,合格!

注a:最大的许可倾侧力矩Maximum Allowable Heeling Moment的是查表双内插得来。查表引数是KG(经过自由液面修正过的重心高度)和DISP排水量。查找GRAIN LOADING STABLITY BOOKLET 的ALLOWABLE GRAIN HM ABLE“散装谷物最大许用倾侧力矩表”。

注b:加拿大前6页即可,后面的不用做了。

4:澳大利亚DEPARTMENT OF TRANSPORT的散粮计算表格

大致也是一样,简述如下

TABLE1是船舶资料。GRAIN STABILITY INFORMATION APPROVAL AUTHORITY AND DATE谷类稳性资料的批准当局及其批准日期。例如CCS ON OCT. 25TH, 1978

TABLE2是LIGHT SHIP/SREW&STORE/CARGO这三个不变量的重心高度KG(即VCG)/重量weight和垂向力矩moment, 油水柜的KG/weight和moment也在此Table了,只不过只要LIQUID’S WORST CONDITION,不再是计算船舶出发时,中途港,到达港。

注a:当是经平舱或未经平舱的满载舱时,若谷物重心取在谷物下沉后的实际重心处时填“C”,若谷物重心取在舱容中心处时,填“V”。部分装载舱可填写“C”。

注b :F.S. Moments是惯性矩乘以密度所得的积,惯性矩可用液体体积为引数查取液体舱曲线图中的IT curves。

注c:填写油水存有量时,应根据航次经验预计需要对油水做调拨、增添或消耗等变化后,并考虑到其对船舶稳性的不利影响达最大时的存有量为准。

TABLE3查得各货舱的体积矩,算出修正(松动舱1.12倍,满载舱1.0倍)后的upsetting moment

栏1:谷物深度或是空档高度。满载舱填“FULL”,部分装载舱填实际谷物深度或是空档高度。

栏2:横向移动倾侧体积矩,查取方法为:对于满载舱,查表引数是舱别及其平舱状况,对于部分装载舱查表引数为舱别号及其舱内谷物的装载深度或是谷物装舱体积来查取谷物横向移动的倾侧体积矩(一般船舶的《散装谷物稳性报告书》中所提供的仅为横向移动倾侧体积矩)。

栏4:为未作修正的谷物倾侧力矩

栏5:a)经平舱或未经平舱的满载舱,当谷物重心取在舱容中心处时,取Cvi=1.00。B )经平舱或未经平舱的满载舱,当谷物重心取在谷物假定下沉后的实际重心处时,取Cvi=1.06。C)部分装载舱取Cvi=1.12。

栏6:已经修正的谷物倾侧力矩.

TABLE4是TABLE2中LIQUID’S WORST CONDITION的判断,根据经验预计该航次将对油水做调拨、增添或消耗等的变化情况填写下来。DEPARTURE CONDITION:DAILY CONSUMPTION OF FUEL AND WATER以及整个航程中THE WORST CONDITION DURING THE VOYAGE EXPECTED TO BE AS FOLLOWS:FO/DO/LO:XXXMT,FW:XXMT,BW:XXMT

TABLE5 TABLE TABLE TABLE TABLE:考虑到谷物表面的垂向移动之影响后对谷物倾侧力矩所作的修正方法。例F => "V", 表示谷物重心取在货舱的舱容中心,见表3的解释

TABLE 6:CALCULATION OF KG & GM以排水量为引数查取HYDROSTATIC TABLE中的"TKM"值,即为KM:

TABLE 7 :TABLE 7 MAXIMUM ALLOWABLE UPSETTING MOMENTS: 以排水量及重心高度KG为引数查表“散装谷物最大许用倾侧力矩表”。

注:再往后面的部分不用做了。

5:其他

1:各压载舱剩余的死水很少时可不计算在内。配载仪器,只要有水,自由液面就按最大值计算。

2:装载散装谷物时一般都尽量将大部分货舱装至满舱,往往会导致船体变形较大,特别是中垂。以船中水尺确定是否超载,预算中应充分考虑中垂导致载重量减少。散粮运输通常以岸数确定货量,装货最后阶段应密切监测船中吃水,以免因岸数误差导致超载。

3:因货主提供的积载因数的准确程度及港口装货水平等诸多原因的影响,虽然我们在稳性预算中已尽量考虑不利情况,实际装货后的稳性状态仍经常不如预算。因而对预算结果要留一定的安全余量。

4:如稳性预算值很接近最低要求,则应慎重考虑实际装载后稳性不符合要求而需采取补救措施的可能性。在有富余载重的情况下,底柜压水是增大船舶稳性的最佳措施。底柜压水在增大船舶排水量的同时增加船舶初稳性高度值,二者均可有效增加船舶许用的谷物移动倾侧力矩。但压水时一定要将水柜压至自由液面尽量小的状态。NCB允许船舶过巴拿马运河后再压水等于是默认由新奥尔良至巴拿马运河的墨西哥湾及加勒比海航路为封闭水域。

5:验舱时来核对稳性计算表格,好好招待,做好准备,稳性计算表格打印2-3份备用

6:各国表格或略有不同,但思路一致。本文所述表格源自2016年10月CANADA代理发来最新表格,美国NCB表格是在TACOMA装粮的的姊妹船提供,AMSA的表格则是从官网下载的最新版。特此说明。

7:各种checklist,例如加拿大让提前准备如下材料:船舶细节,散粮稳性booklet,配载仪器证书,FIRST AID,等等:

8:剩余的部分在路上。套路--备粮仓的要求(特别是煤改粮经验);保管--途中保管熏舱通风--未完待续;心得--装卸港的注意事项--未完待续;浅谈—过巴拿马运河的要点--未完待续。

9:今年这条船深刻体验了拉粮,深入了解了双ECDIS,是最大两项的收获。尤其是关于拉粮,思路很好,笔记不少,本打算系统整理一下,各种借口各种忙,一拖再拖至如今。今天上船249天了,再10天就休假了,不写可惜,写又完不成了,姑且在匆忙地整理成稿一部分,剩下的回头再说吧。感谢此生所遇每一个你,感谢指导帮助过我的每一位你,深切期望传帮带的精神发扬,将知识共享,将航海光大。由于学艺不精,加之匆忙成稿,难免贻笑大方,谬误之处,敬请指正,以其共同进步,致谢!!

孙士森/ Shawn Sun

巴西Tubarao拉粮回Tsingtao途中

2017年3月24日初稿于南大西洋,5月1日终稿于马六甲海峡

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