集装箱船舶及相关设备简介

一、集装箱船舶的分类
目前从事集装箱运输的船舶主要有以下几类：
改造船，大多是货轮或油轮改装而成的，由于这种类型的船舶最初设计是散货船或油轮，所以通常速度都比较慢，一般在12-14节左右；
多用途船，主要包括散杂货、集装箱多用和客货两用等类型；
滚装船，原本是为装载车辆设计，当载运集装箱时，港口装卸作业需要铲车和拖车配合进行；
全集装箱船，分为两种形式，一种没有舱盖板，导轨从舱内一直延伸到甲板以上，不过由于大舱堆重的限制，从目前来看，这种类型的集装箱船最大规模只有3500TEU左右。还一种有舱盖板，这就是普遍意义上的标准的全集装箱船，从最初的只有几百TEU发展到今天的9600TEU，集装箱造船技术确实得到了突飞猛进的发展。
在各种规模的船型中，通常我们习惯于按照巴拿马运河的船宽限制把船舶大概分成两大类，由于巴拿马运河的最大通航船宽为32.2米，所以我们把船宽32.2米的船舶统称为巴拿马型，而船宽>32.2米的船舶则为超巴拿马型。就我们中海集运的船舶而言，4000TEU船就是一种典型的巴拿马型。说到这里，顺便介绍一下中海集运的几种主力船型的尺寸，供大家参考：

二、集装箱船的箱位表示方法
在集装箱船舶运输管理中，为准确表示每一集装箱在船上的装载位置，ISO制定了国际统一的箱位代码编号方法。它是以集装箱在船上呈纵向分布为前提，每一箱位坐标以6位数字表示，其中前两位为排号（或行号），中间两位为列号，最后两位为层号。
排号(Bay No.)为集装箱箱位的纵向坐标，自船首至船尾按序排列。装20ft箱的箱位排号依次以01，03，05，07，…奇数表示；当纵向两个邻近20ft箱位上被用于装载40ft集装箱时，则该40ft箱位以介于所占的两个20ft箱位奇数排号之间的偶数表示。如02，06，…
列号（Row No.）为集装箱的横坐标，以船舶中纵剖面为基准，向两舷分别依次排序，自中向右的箱位列号以01，03，05，…奇数表示，向左舷的箱位列号为02，04，06…偶数表示，两舷列数相等。若船舶箱位总列数为奇数，中纵剖面上存在一列，该列编号为00。
层号（Tier No.）为集装箱箱位的垂向坐标。舱内和舱面均自下而上依次排序，舱内以全船各舱中的最低层为基准，其层号以02，04，06，…偶数表示，舱面上也以各处最低层为基准，以82，84，86，…表示其层号，也有部分船以80表示甲板第一层。
三、船舶强度
集装箱船舶结构和装载特点与普通散杂货船存在较大差异，船体强度也具有不同的特点。集装箱船舶组成班轮运输，准班准点，讲究快速性，所以设计的船舶水下形状首尾处小，船中部肥大，根据阿基米德定理，船首尾得到的浮力小，船中部浮力大，而甲板上装船的集装箱重量基本是均衡分布，上下力不对称，这样就容易形成一个中拱的力矩，简称弯矩。就船舶营运而言，集装箱船舶主要考虑总纵强度和局部强度，其中，总纵强度是指船体在外力作用下整个船体梁所具有的抵御纵向弯曲、剪切和扭转的能力，通常表现为总纵弯矩(bending moment)、剪力（shearing force）和扭矩(torsion),而局部强度则主要表现为舱内或舱面上集装箱的许用堆积负荷（stack weight）。
船舶在营运中存在一扭矩作用于船体上，该扭矩主要在斜浪中航行而产生的水动力扭矩和船上载荷横向分布不均所引起的货物扭矩两部分组成。对于甲板上具有较大开口的集装箱船，当扭矩作用船体上时，会使船体产生扭转变形。船舶在设计建造时，采用双层底和双层壳舷侧结构，且在双层舷侧的顶部还设置有效的抗扭矩箱结构，因而，在正常装载情况下，船舶具有抵御通常扭转变形的能力，即船舶的扭矩强度通常是得到保证的。
作用于船体上的扭矩除使其产生扭转变形外，还会产生总纵弯曲变形。显然，船舶在考虑静水弯矩和波浪弯矩作用下所产生的弯曲应力外，还应将扭矩作用下所产生的应力叠加在内。
四、保证船舶总纵强度的措施
对于投入营运的集装箱船舶，应通过船舶的合理使用来改善船舶的总纵强度，主要保证措施包括：
1、合理安排集装箱重量
集装箱船舶在空载和满载情况下一般呈中拱状态，为此，宜在船中部位的货舱中及甲板上适当配装一些重量较大的集装箱，以改善船舶的中拱状态。另外，各贝位集装箱重量的合理分布，不但在始发港需要考虑，各停靠港也应认真对待。各停靠港的装卸数量不等，装箱少而卸箱多，或装箱多而卸箱少都会引起重量的分布不均。因此应综合考虑各港集装箱装卸量，保持船舶承受的弯矩在限制以内。
2、卸港的货物在BAY上分隔布置
集装箱船舶通常装运多个卸货港的集装箱，从船舶总纵强度考虑，各中途港的集装箱不应过分集中于某一货舱的箱位处，尤其是集装箱过多集中于船中箱位处，在集装箱卸载后会出现较大剪力和弯矩。为此，应将各港集装箱适当的分装于不同贝位。另外，不同卸货港集装箱的纵向分隔配装也有利于多台桥吊同时作业，缩短船舶在港时间。
3、确保船上载荷横向均匀分布
船上的集装箱、压载水及其他消耗品等载荷横向分布不均时，会产生一扭矩作用于船体上，从而增大了原有的弯曲应力。因此，各排集装箱横向上箱重应尽量对称分布。但是，从中海现有的大型集装箱船而言，都有一个明显的特点，那就是生活消耗品以及生活区前后部分油舱的位置都相对偏左，因此，在实际进行配装时，在生活区前后贝位上，需要适当的考虑让右舷集装箱装得相对重一些，以减少可能产生的扭矩。
五、船舶稳性
船舶稳性是指船舶在外力作用下偏离其初始平衡位置而倾斜，当外力消失后能自行恢复到初始平衡状态的能力，和“不倒翁”现象相似。在实际营运中，船舶应具有适度稳性，稳性过小，影响船舶正常操纵，严重的将不能保证船舶具有抵御风浪的能力，导致船舶翻沉。稳性过大时，船舶摇摆剧烈，船员工作生活不适，航海仪器不能正常使用，船舶结构受力过大，更严重的是，甲板上集装箱因剧烈摇摆而容易产生移动、坠海。
船舶强度、稳性都是影响船舶安全的决定因素，除此之外，绑扎强度（lashing force）对船舶安全也起着极其关键的作用，特别是集装箱船，因为有一半的集装箱被装载于甲板之上。足够的绑扎强度能够保证船舶在遭遇风浪时货物的安全。随着集装箱船舶的大型化发展，甲板堆装的层数也在不断地增加，光靠绑扎拉杆已经满足不了绑扎强度的要求，所以越来越多的大型集装箱船在建造时甲板都增设了一层或两层绑扎桥来提高绑扎起始点。
六、集装箱桥吊的介绍
集装箱船舶的港口装卸作业主要依靠码头桥吊，当然也有少数码头由于条件限制没有安装桥吊而只能依靠船舶克令吊进行装卸作业，但是这种作业速度相对较慢，平均每小时大概可作业6-10个moves,而集装箱桥吊一般单吊能力（single lift）就能达到每小时20-35个moves左右，双吊（twin lift）则可以做到每小时50-60个moves,极大地提高了港口作业的效率，据报道，现在最新的桥吊可以同时起吊两个40尺的大箱，而且具备同时起吊3个40尺大箱能力的桥吊也正在研究开发当中。可以想象，将来的码头作业效率将会得到更大的提升，这对缩短船舶在港时间、提高码头使用效率将会带来更好的促进作用。
值得注意的是，跟船舶一样，集装箱桥吊也是根据它的横跨作业距离进行分类，主要有巴拿马型和超巴拿马型两种。其中巴拿马型桥吊最大外伸距离为35米左右，可以横跨13列集装箱，正好是一艘典型的4000TEU巴拿马型集装箱船的甲板列数。而超巴拿马型桥吊外伸距离则可达到60米左右，横跨二十多列集装箱作业。
七、集装箱种类及其相关知识
一般对于集装箱来讲，箱子尺寸分为四种：外部尺寸、内部尺寸、可以积载尺寸和装船尺寸，其中大箱外部尺寸是标准40英尺，即12.192米，而20英尺小箱外部尺寸只有6.058米长，也就是说两个小箱的长度和一个大箱的长度相差76mm。下面就特种箱的一些主要尺寸和参数做个简单的介绍：
1、中海自有箱的箱号编排规则：20英尺箱CCLU2或CCLU3开头；20英尺高箱CCLU25; 40英尺箱CCLU4或CCLU5开头；40英尺高箱CCLU6或CCLU7开头；20英尺冷箱CCLU1开头；40英尺冷箱CCLU85开头；20英尺开顶CCLU91开头；40英尺开顶CCLU92开头；20英尺框架CCLU93开头；40英尺框架CCLU94开头；45英尺箱CCLU99开头。
2、开顶箱：开顶箱的负重及外部尺寸与普通箱一样，但与普通箱不同的是装大件货时我们必须要考虑它的内部尺寸。一般，它的内部长度是5.689米，但是顶上两根横梁之间的距离只有5.4米；内部宽度是2.25米，但两根纵梁之间却只有1.94米，内部可用高度是2.25米。货物装箱时，它的两根横梁可以根据需要旋转开来，以方便超高货物能由铲车装入。当开顶箱装完货物后，顶部需要覆盖一块帆布，这不仅起到防水作用，更重要的是海关铅封而达到监管目的。
3、框架箱：
20英尺的框架箱，它的外部尺寸及负重和20英尺的普通箱一样，但内部尺寸和货物要求却有着截然不同的区别：20英尺框架箱的底板高度是925px, 可用高度是2.23米，自重2.8吨，内部宽度2.23米，内部长度5.618米（需扣除两端角上两根宽为525px的立柱），箱型为22P3的框架箱立柱可以折叠，箱型为22P1的框架箱立柱不能折叠，但由于舱里CELL GUIDE的纵向长度为750px左右, 所以对于要装在小框架箱里的超宽货，最长不能超过5.4米（6.058-0.3*2=5.458），而且每次当货物长度达临界长度时，审批舱位都要提醒客户货物必须装在箱子正当中。另外，根据绑扎手册的要求，货舱内小箱装到顶时，顶层小箱重量不能超过10吨（包括箱重），所以对于货重超过7.2吨需要装框架箱的大件货就只能装大框架。
40英尺框架箱的底板高1625px, 内部可用高度1.95米，两柱间的最大宽度为2.2米，负重45吨，箱重5.4吨。对于超宽货，最大长度不能超过11.58米（12.19-0.3*2=11.59），所以对于武汉出口的美线大件货（长度在11.52－11.58米）审批时尤其注意强调货物必须装在框架正中；如果货物不超宽（货物宽度小于2.2米时），最长可装到12.0米左右，但必须考虑装卸作业时是否影响货物的安全。对于所有的大件货，为了确保货物的安全，防止货物被海水侵蚀，通常框架箱被要求装在舱内（除非有明确注明可以装甲板的）。
4、冷藏箱：冷藏箱的负重分30.48吨、32.5吨和34吨三种。他们的箱重分别为4.96吨、5.1吨和5.12吨。冷藏箱内装冷藏货时，货物的高度不得高于内部高度限制线（No cargo above this level when used as reefer）。在积载冷藏箱时，我们应尽量安排马达朝船尾方向，避免由于上浪或雨水的侵蚀而造成冷藏箱马达的损坏。同样冷藏箱的位置也要符合和危险品箱积载的隔离要求。
5、挂衣箱：一般挂衣箱就是普通箱，只不过经过改装后里面加了一些挂衣架，有一层和两层挂衣架等不同结构；同时内部板壁由塑料薄膜覆盖，用于保护衣物的清洁。改装后的箱子由箱管部注册登记。
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随着集装箱船舶的大型化、现代化，以及港口、码头设施的不断完善，集装箱运输方便、快捷、低成本等优势将得到更进一步的体现，从而为集装箱运输赢得越来越广阔的市场空间。