积载

《海牙规则》所规定的承运人货物管理的内容

积载，根据货物特点和船舶承受能力，将已装上船的货物谨慎而适当地堆放的作业行为。是《海牙规则》所规定的承运人货物管理的一项内容。

积载介绍

从货物的安全出发，积载时应注意防止各种货物之间的串味、污染及重货压轻货等情况发生；从船舶安全出发，积载时应避免船体局部受载过重、易燃易爆等危险货物靠近机舱，还要使积载后的船舶在首尾吃水及稳定性方面符合航行要求。对积载不当造成的货损，承运人负赔偿责任。

基本要求

装载能力

船舶的装载能力包括：载重、舱容和装载液体货、重大件；危险品；冷藏货、贵重货物的特殊能力三个方面。

船舶的载重能力根据载重线、航程、航道与港口水深，由船方核定。

充分利用装载能力，首先要尽量使船舶达到满载满舱，做到轻重货物合理搭配，不仅整船考虑轻重搭配，每个舱也要尽可能做到轻重搭配。在满舱而不能满载时，可选些不怕雨淋日晒的甲板货，以增加船舶载重量。

特殊装载能力的充分利用，也是一个不容忽视的问题，因为特殊货物不是每艘船都能装运，配载人员要掌握船、货情况，充分利用这种能力和机会。

保证强度

合理地配置货物，保证积载满足船体强度要求，对延长船舶使用寿命和保证船舶安全运输都有重大意义。与积载关系密切的主要是保证船舶的纵向强度、局部强度和扭转强度不被破坏。保证纵向强度就是要使船舶纵向弯曲变形不超过允许范围。保证船体纵向强度就是按浮力在船长方向的分布规律，分配各舱的载重量，使浮力、重力不仅全船平衡，在各舱也应基本上做到平衡。保证船体局部强度就是要尽量使舱底和加班均衡受载，不超负荷。船舶建造出厂时，均有各层甲板及舱底的单位面积最大允许均布载荷和集中负荷的资料。使用船舶时，应做到不超负荷。保证扭转强度就是要使两舷的重量分布平衡，不仅是全船平衡，而且要使各舷的左右舷重量分布都平衡

保证稳性

重心越低，稳性越好，但船舶会因为复原力矩过大而产生剧烈的摇摆；重心偏高，稳性又感不足，这就提出了适度稳性的要求。适度稳性指的通常是一个范围，而不是一个确定的具体数值，各船的要求也不尽相同。船舶配积载时，应根据各船的具体情况，凭经验确定各层舱的重量分配比例，以控制重心高度，达到适度稳性的要求。

保证吃水差

船舶吃水差就是首吃水与尾吃水的差值。通常船舶航行需要有一定的尾倾，而不允许有首倾。因为适当的尾倾有利于螺旋桨和舵工作，也可防止船首上浪。有时船舶通过浅航道，为了多装些货则要求平吃水，没有吃水差。船舶积载应满足船舶对吃水差的要求。在实践中各船往往都有自己的经验，用按比例分配各货舱的载重量来保证吃水差要求。

模型及应用

散货船积载是指在船长指导下，依据船公司下达的航次货运任务，由船舶大副具体计划并实施的、将航次货物在具体船舱合理分配的一项业务活动。选择航次货载和油水在各舱不同的质量分配方案，将直接影响船舶重心的横向、纵向和垂向位置，影响船舶质量沿船长的分布，并决定船舶吃水、横倾角、纵倾状态、稳性指标以及船体总纵强度和局部强度状况。显然，理论上必定存在一种兼顾满足船舶各项指标要求的最佳航次积载方案。与其他类货船相比，因散货船承载货种比较单一，寻求其最佳航次积载方案的方法相对简单。

对于优化积载问题，文献研究满足一定约束下以弯矩最小为目标，建立各舱货物分配的数学模型，并给出算法和算例；文献分析一船在8种工况下的静水剪力和静水弯矩，通过计算得出在最危险工况下的最大静水剪力和静水弯矩；文献根据装载计算软件依据船体强度曲线的变化趋势提出一种指导策略，从可行方案集合中选出优化方案。本文考虑船体弯矩，且兼顾船体剪力、局部强度、吃水差和稳性等多项要求，通过设计一种特别形式的目标函数，建立通用的散货船优化积载数学模型。针对计算实例借助LINGO软件编程求解出全局最优解，从而获取设定的优化积载方案。

模型建立

散货船积载的特点是：船舶吃水差条件易于满足，稳性的调整范围非常有限，而船体多个剖面上剪力和弯矩指标变化幅度较大。据此，在建立的散货船优化积载模型中考虑下列约束条件：

(1)第k(0)货舱初始配货质量mk(0)(设有K个货舱，k(0)∈[1，K])之和等于航次货载总质量m0，即相对于船舶初始配货状态，第k货舱配货质量改变量Δmk(k∈[1，K])之和为0.0，即

(2)第k货舱配货质量的改变量Δmk应大于等于-mk(0)(即第k舱实际配货质量应大于等于0)，且小于等于该舱舱容限制下最大装载量mk(max)减去mk(0)。

(3)船舶第n(设共使用N个压载水舱，n∈[1，N])个压载舱实际压载质量应大于或等于0.0，且小于或等于该舱舱容限制下最大压载量mn(max)；同时船舶压载水总质量不得大于设定值m'0(当然mn(max)≤m'0)，且不得导致船舶因压载而发生超载情况。

在上述约束条件下，建立的目标函数是追求规范要求的船前部、中部和后部最少7个强度校核剖面上的剪力比(即实际剪力与最大允许剪力之比)和弯矩比(即实际弯矩与最大允许弯矩之比)均小于1.0(或100%)，且其中的较大值为最小。

为了具体求解散货船优化积载数学模型，采用的数据处理方法是：先设定某一满足船舶航次装载量和航次油水储备量(无压载水)要求的初始装载状态(这里推荐的是按舱容比例分配各货舱配货质量)；随后分别计算出相对于各货舱初始装载量下加载和减载0.5q(该舱装载量3%左右)时的船舶吃水差、初稳心高度、各个设定的强度校核剖面上实际剪力和弯矩改变量的平均值。对于计划压载的各个压载水舱，也按与货舱相同的方法计算出加载qt时的船舶吃水差 t，hGM和强度数据的改变值。

计算实例

为验证数学模型，尝试采用通用优化模型求解软件LINGO编程，借助德国SEACOS公司开发的SEACOS V3.21版散货船装载系统软件平台，完成散货船优化积载实例计算。SEACOS V3.21版散货船装载系统是通过多家船级社认证、功能较强且应用广泛的一种散货船装载计算软件。该软件具有能实现货物自动优化配舱的功能。其演示软件中包含一艘典型的9个货舱尾机型散货船的资料(见表1)。

研究背景

在满足船体强度、吃水差和稳性等要求前提下，通过研究各舱配货质量与船舶设计时设定强度校核剖面上的剪力和弯矩之间的函数关系，建立优化货物积载的数学模型。采用上述优化模型确定各舱配货质量，其计算结果优于SEACOS装载软件优化计算功能给出的结果。本文给出的船舶优化配货数学模型不仅能够优化散货船的强度指标，而且可将此模型推广应用到散装液货、集装箱等其他类型船舶。

从计算实例可以发现，船体某些剖面上剪力和弯矩几乎不随货舱配货质量的改变而改变，但通过适当改变不在货舱范围内的某些压载舱的压载量，则可以明显优化船体特定强度校核剖面上的剪力和弯矩指标。此外，在上述计算实例中，船体某些强度校核剖面上的优化LINGO值与SEACOS软件测试值之间还存在一定的误差，这类误差可以通过下述方法予以减小或消除：将已获得的优化模型的计算结果作为初始装载状态，进行再一轮的初始状态数据取样和数学模型优化求解。

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