周六. 4 月 19th, 2025

2020年11月份,世界航运理事会发布了一个报告,全球大约5000多艘集装箱船,每年在海上平均损失1382个集装箱。

也就是说,平均每年掉到海里面的集装箱的数量已经达到了1382个。这意味着什么?

第一,给船东货主造成了直接的经济损失。仅仅是空的不装货的箱子,以40尺柜为例,已经由原来低位时期的9000多RMB,飙升到了现在的20000多RMB,而且还一箱难求。

每年掉到海里面空箱子的价值:2万*1382 = 2764万!相当于航运界每年扔到海里面2-3千万元。

如果算上箱子里面的货物价值,那就亏的更大了,一个40尺柜里面的货物肯定不止2万元!

2020年11月30日,某货轮在从盐田港到长滩港的途中遇到恶劣天气,导致1816个集装箱损毁和落水,损失高达16亿!实际上,受损失的箱子都算上,可能达到了2250多个。。。

真金白银直接掉到海里面喂了鱼,心疼啊。。。

第二,如果箱子里面装的是危险品,还可能造成海洋污染甚至是大气污染。海运集装箱里面装的货物,很多都是危险品。

如果掉到海里面,肯定会污染海洋,破坏海洋生态环境。如果是遇到水就产生有毒蒸汽的货物,那危害就更大了。

箱子没了,货也没了,污染了海洋的同时,还可能在箱子倒塌入海的时候,对船体产生损坏,也会导致很大的维修成本和船期成本。。。

一句话,箱子往海里面掉,亏大了。。。

究竟是什么原因导致的呢?

一、恶劣天气原因分析

这是发生海上货运事故的最常见的原因之一。

虽然现在的天气预报都很准确,还有气导公司协助。但是船行海上,遇到大风浪是常有的事。

集装箱船甲板装货体积和货舱装货体积的比值可以达到1:1,虽然船舶受到的横风倾侧力矩并没有PwAwZw那么大,但在恶劣的天气海况之下,船体受到的横向倾侧力矩仍然是很大的。

在船舶横倾力矩很大的条件下,船舶的操纵性,稳性等航海性能都受到了不同程度的静力学和动力学影响。导致船舶的航海性能变差,其中,耐波性表现也变差了很多。

不管船舶本身的具体参数为何,如果天气恶劣海况变差,船舶的安全系数肯定会降低。主机的工况也会随之而变差,循环和燃烧也都受到影响。

在航海上,风浪太大,箱子坠海,有很多时候实在是没有办法的事情。这就是大家常说的不可抗力因素。

二、参激横摇原因分析

参激横摇是船体在波浪中随浪航行状态的一个力学表现。

在船舶纵摇和垂荡的耦合作用下,做非线性的振动。在一定的条件下,船体有增幅横摇的情况,这就是横摇共振现象。

横摇运动方程可以写成:

从左到右5个量的意义依次为:横摇角加速度+横摇阻尼力矩+横摇稳性力矩=波浪干扰力矩+风压干扰力矩

如果不考虑风压干扰力矩,运动方程可以写成非线性二阶偏微分方程:

这个简洁的方程,描述了船舶非线性参激横摇运动。

方程的解很复杂且具有不稳定性,这里就不再深入探讨了。

从航海技术本身来说,集装箱船的参激横摇和其他船舶的参激横摇并没有多大的不同,当然船型不同,qm是不同的,qm是参数共振门限。

在船体横摇过程中,伴随着纵摇和垂荡,其横摇过程肯定是非线性的,而且是多维度的摇荡。

在这个过程中,船舶的浮态和稳性等很多参数,都在发生变化。当船长近似等于波长,船速近似等于波速的条件下,船体发生参激横摇和共振的概率就会大幅度增加。

船体横摇就很剧烈,实测的横摇幅度可以达到30-35度,航海的人知道,渔船可能还算可以,商船如果出现这么大的横摇角度是很吓人的。。。

在各种力矩的干扰下,横摇角加速度如果瞬间变大,产生的惯性力将是巨大的。高层的集装箱扛不住这么大的力矩作用,就会坠海。

三、稳性与系固原因分析

船舶稳性对于集装箱的系固是有直接影响的,在集装箱船的系固图中,在表示绑扎系固方案的同时,都会标注集装箱船的稳性,至少写上初稳性高度的数值。

中小型的集装箱船,稳性表现并不太好,因此压载水的使用是为了增加船舶的初稳性高度,并在此基础上,对船舶的大倾角稳性和动稳性,也都有较大的提高。

对于大型集装箱船来说,稳性表现是很好的,甚至出现了稳性过大的情况。这种条件下,就不需要考虑增大船舶的稳性参数了。反而,要认真阅读学习装载手册中系固图对船舶稳性要求的数值。

船长和大副要对合理系固方案下的船舶稳性,有一个清晰的认识和认真的核算。切不可直接认定,任何时候船舶的初稳性高度达到0.6-1.2m就算高枕无忧。

船舶大型化了以后,尤其是集装箱船2万TEU的投入运行后,原来传统的甲板集装箱的绑扎系固技术,已经不再适用现在的大型集装箱甲板箱的系固了。

大型集装箱的系固,并不是取消了桥锁,增加了绑扎桥这么简单。因为甲板的箱子已经堆装到了10层甚至更高,甲板垂向箱位的编号,已经退减到了从07开始编号。

集装箱频繁入海的现状,说明了,甲板集装箱的绑扎系固方案的滞后性,甚至失去了很大一部分科学性,需要重新计算和检验。

在核算船舶甲板集装箱的系固方案的同时,必须将船舶的稳性参数考虑进去,否则还是不合理的,也是不安全的。

国际海事组织和相关的造船设计部门,以及高校和科研院所等单位,应该加紧对大型集装箱的甲板箱的绑扎系固和稳性的匹配,做进一步的科学研究和实践检验。这个技术是亟需的。

有很多权威部门,发布了集装箱入海的主要原因是参激横摇,这确实是其中很重要的原因,但参激横摇的机理,和集装箱坠海的因果关系,并没有计算出来。

参激横摇到底对集装箱的受力,产生多大的影响,对绑扎系固的威胁到底有多大,有待于进一步的研究结果。

总结:

技术在发展的过程中,一定会遇到很多的问题和困难,这是再正常不过的事情了。

船体本身就是一个非常复杂的空间建筑物,涉及到静力学,动力学,流体力学,材料力学,工艺,设计,有限元计算,数值分析等等诸多的学科和环节,是一个很复杂的系统工程。

因此,集装箱坠海,只是一个表现出来的现象,其深层原因仍然是力学,答案自然也在力学当中。

热切希望各位高手达人,能够大显身手,尽快解决集装箱坠海的问题,减少海洋污染,减少船东和货主的损失,加快航运界又快又好的发展。

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作者 UU 13723417500

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