水路运载工具原理及应.ppt
《水路运载工具原理及应.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《水路运载工具原理及应.ppt(196页珍藏版)》请在三一办公上搜索。
1、第2章 水路运载工具原理及应用,2.1.1 水路运输系统的发展过程,2.1 水路运输概述,水路运输简称水运,是指利用船舶航行于水域,完成旅客与货物运送的经济活动。人类使用船舶作运输工具的历史,几乎和人类文明史一样悠久。从远古的独木舟发展到现代的运输船舶,大体经历了4个时代:舟筏时代、帆船时代、蒸汽机船时代和柴油机船时代。,1 舟筏时代 人类以舟筏作为运输、狩猎和捕鱼的工具,至少起源于石器时代。我国1956年在浙江出土的古代木浆,据鉴定是4000年前新石器时代的遗物。说明舟筏的历史,可以追溯到史前年代。,2 帆船时代 据记载,远在公元前4000年,古埃及就有了帆船。我国使用帆船的历史也可以追溯到
2、公元以前。从15世纪到19世纪中叶,是帆船发展的鼎盛时期。,图211 帆船,3 蒸汽机船时代 18世纪蒸汽机发明后,许多人试图将蒸汽机用于船上。1807年,美国人富尔顿首次在克莱蒙脱号船上用蒸汽机驱动装在两舷的边轮,在哈德逊河上航行成功。从此机械力开始代替自然力,船舶的发展进入新的阶段。尔后,汽轮机船、柴油机船又相继问世,又有油船和散货船,以及大型远洋客船制造成功。,图212 蒸气机船,4 柴油机船时代 柴油机船问世后发展很快,逐渐取代了蒸汽机船。第二次世界大战期间,为了适应战时运输的需要,美国建造的2610艘自由轮(万吨级使用燃油锅炉和蒸汽机的杂货船)是最后建造的一批往复式蒸汽机远洋运输船舶
3、。第二次世界大战结束后,工业化国家经济的迅速恢复和发展,国际贸易的空前兴旺,中东等地石油的大量开发,促使运输船舶迅速发展。为了提高船舶运输的经济效益,船舶出现了大型化、专业化、高速化、自动化和内燃机化的多种趋势。,(1)船舶大型化。首先是油船吨位的增长和大型化。1930年的世界商船队中,油船吨位只占总吨位1/10,1980年上升为1/2。60年代中期,就出现了20万吨以上的大油船和30万吨以上的特大油船。70年代又出现了50万吨以上的大油船。在油船大型化的同时,也出现了装运煤炭、矿砂、谷物等的干散货船的大型化。,图213 30万吨油轮 图214 马士基11000箱柜船,(2)船舶专业化 第二次
4、世界大战以后,各种专用船发展很快。杂货船用途广泛,适应性强,在艘数上至今仍占首位。典型的杂货船都以低速柴油机为动力,载质量不超过2万吨,航速为15 n mile/h左右。为了提高杂货船运输多种货物的能力,近年来制造出多用途船,除载运普通件杂货外,还能载运集装箱、重货、冷藏货和散货等。,(3)船舶高速化 自20世纪50年代起,航运界为了加快船舶周转,一度掀起船舶高速化的热潮。普通杂货船航速提高到18 n mile/h,集装箱船航速在20 n mile/h以上,美国建造的“SL7型高速集装箱船,以两台6万PS汽轮机为主机,最高航速达33 n mile/h。,图215 SB2688高速客船,(4)船
5、舶自动化 60年代初期以来,各国航运企业为了减少船员人数,改善船员劳动强度和提高船舶营运的经济效益,逐步实现了轮机、导航和舣装三个方面的自动化。如60年代中期造出机舱定期无人值班的船舶,已得到各国船级社的承认。,(4)船舶内燃机化 船舶普遍采用柴油机为主机。柴油机同蒸汽机比较,具有热效率高、油耗低、占地小等优点。战后,低速大功率柴油机由于增压技术的进步,单机功率不断提高,过去必须安装汽轮机的大型高速船也能应用柴油机。另一方面柴油机对燃用劣质油的适应性也不断改善,这样在经济上便具有优越性。对于机舱空间受限制的滚装船、集装箱船、汽车渡船等,则可以选用体积小、质量轻的中速柴油机,通过减速箱来驱动螺旋
6、桨。油耗低、能燃用劣质油的不同功率的柴油机现在几乎占领了船用发运机的全部市场。因此,第二次世界大战后的运输船舶发展阶段被称为柴油机船时代。,我国幅员辽阔,大陆海岸线18 000多公里,岛屿海岸线14000多公里,流域100km2以上的天然河流有5 000多条,大小湖泊有900多个,具有发展水运的自然条件,而且我国也是世界上水路运输发展较早的国家之一。在一个相当长的历史时期内,我国的水路运输事业不论在对本国的经济文化发展方面,还是在开展对外贸易和国际交流方面,均起着十分重要的作用。明、清时期,实行海禁和闭关锁国政策,尤其是1840年鸦片战争开始的帝国主义入侵以后,我国水运事业的发展受到了阻碍。,
7、1949年中华人民共和国成立以后,我国水运事业获得了很大的发展。50多年来,水路客、货运量,轮驳船总载重吨位和在全国各种运输方式总货物周转量中水运的比重都有了大幅度的增长。目前,我国的商船已航行于世界100多个国家和地区的400多个港口。在我国已基本形成一个具有相当规模的水运体系。,图216 中国港口分布,水路运输系统由船舶、港口、各种基础设施和服务设施组成。水路运输的主要技术设备包括:船舶、航道、港口及通信、导航等设施。港口是水运生产的一个重要环节。船舶的装卸、补给、修理工作和船员的修整等都要在港口进行。因此,可以说港口是水运工作的关键所在。不论河港或海港,其最基本的功能就是为船舶进行装卸搬
8、运工作。为保证水上运输工作的顺利进行,还有许多部门要密切协同,相互支援。所有上述各系统汇合起来才能组成完整的水运系统;而一般地讲,可以认为水上运输的组成主要是船和港。,2.1.2 水路运输系统,水路运输在所有运输方式中,是最为便宜的运输工具,但运输速度最慢,其系统技术经济特性主要反映在以下方面。,2.1.3 水路运输的技术经济特性,1 运输能力大 在海上运输中,目前世界上最大的超巨型油船的载质量达55万t以上,集装箱船箱位已达50006 000TEU,矿石船载质量达35万t,巨型客轮已超过8万t。海上运输利用天然航道,若条件许可,可随时改造为最有利的航线。因此,其运输能力大。在内河运输中,美国
9、最大顶推船队运载能力达到56万t。我国顶推船队的运载能力已达3万t,相当于铁路列车的610倍。在运输条件良好的航道,通过能力几乎不受限制。,2 能源消耗低 运输1t货物至同样距离而言,水运(尤其是海运)所消耗的能源最少。,3 单位运输成本低 水运的运输成本约为铁路运输的1/251/20,公路运输的1/100。因此,水运(尤其是海运)是最低廉的运输方式,适于运输费用负担能力较弱的原材料及大宗物资的运输。,4 续航能力大 一艘商船出航,所携带的燃料、粮食及淡水,可历时数十日,绝非其他任何运输工具可比。商船还具有独立生活的种种设备,如发电、制造淡水、储藏大量粮食的粮舱、油槽等,能独立生活。,5 受气
10、候和商港限制,且可达性低 商船航行海上,遇暴风需及时躲避;遇大雾需按避碰章程办理,以防损害,这都是气候对水路运输的限制。另外,商船到达商港,每因港湾水深或装卸设备的缺乏,而限制商船的入港与作业。再者,水路运输的可达性不高,往往需要地面运输系统的配合才能完成客、货运输过程。,6 劳动生产率高 由于船舶运载量大,配备船员少,因而其劳动生产率较高。,7 航速低 由于大型船舶体积大,水流阻力高,因此航速一般较低。低速行使所需克服的阻力小,能够节约燃料;航速增大所需克服的阻力直线上升。,2.1.4 水路运输的经营特性,水路运输(尤其是海运)的经营,由于具有国际性,易受国际政治、经济、法律及外汇的影响,远
11、较其他运输方式的经营困难。其经营特性如下。,1 投资额巨大且回收期长 海运公司订造或购买船舶需巨额资金。船舶是其固定资产,折旧期较长(一般为20年)。就投资分析而言,用于固定资产之比例较其他企业高,且船舶没有移作其他用途的可能。,2 国际化经营且竞争激烈 海洋运输经营具有国际化,船舶航行于公海,需争取各国货载的运送,由于世界船吨严重过剩,同行业间竞争激烈。同时,还需面对其他运输方式的竞争。,3 兴衰循环,运费收入不稳 海运市场亦如经济景气变化,有其周期性循环,对于运费高低影响很大。,4 舱位无法储存 海运企业运输服务,不能像一般企业可随意减产或增产,即海上运输无法将货物及旅客舱位储存。,5 要
12、尊重国际法律 海运企业经营系属世界性商务活动,除各国的海运法规外,对于国际公约与国际惯例须予以尊重,以适应国际海运市场。主要包括:(1)国内法;(2)国际公约;(3)国际惯例。,2.2.1 概 述,港口作为交通运输枢纽、水陆联运的咽喉,通常是铁路、公路、水路和管道几种运输方式的汇集点。港口通过能力受与其连接的各种运输方式能力的制约;反过来港口能力也影响与其连接的各种运输能力的发挥。我国是一个约有18 000余公里大陆海岸线的国家,同时又是一个岛屿众多的国家,拥有大小岛屿6 500多个,岛屿岸线约14 000余公里。江河众多,内河流域面积在100km2以上的共有5 700多条,总长约430 00
13、0km,发展水运和建设港口的条件十分优越。我国现有港口600余个,上海港是我国最大的港口,2005年完成吞吐量4.43亿t,成为世界第一大港,完成集装箱1809万TEU,居世界第3位。沿海主要港口吞吐量超过8亿t,万吨级以上泊位近500座。随着我国经济和对外贸易的发展,我国港口正面临功能扩展、完善和稳步建设的新阶段。,2.2 港 口,图221 中国港口图,表221 全国港口国际标准集装箱吞吐量前10名,今天,我们规划、扩建和完善大中型港口功能建设时,应该把港口视为推动地区经济发展和国际运输链、国际生产贸易的组成部分,这是因为:,(1)港口通常是海运的起、终点。海洋运输无论是集装箱或散货运输,都
14、是货运量最大的运输方式。因此,港口总是运输链上货物最集中的地方。如果需要增加工业、商业和技术活动,货物集中是实现规模经济的最好条件;,(2)如果不同大陆之间,或相距较远的国家之间,在生产要素上存在着巨大差别,通常要靠海运运输货物,港口自然是用最有利方式将不同的生产要素的作用结合的地点,这正是“临港工业”在国际市场上取得巨大的成本优势的原因;,(3)就国际贸易而言,港口仍然是最大、最重要的运输方式连接点,在这里可以找到货主、货运代理、托运人、船东、船务代理、货物分运商、包装公司、陆地运输经营人、海关、商检、银行、保险、法律等有关公司和部门,这里是重要的信息中心和国际运输的完整舞台。港口正以水陆联
15、运枢纽功能为主体,向兼有产业、商务、贸易的国际贸易综合运输中心和国际贸易的后勤基地发展。,港口建设投资大、周期长、关连问题多,港口已成为国民经济和贸易发展的媒介,港口 规划应是国家和地区国民经济发展规划的重要组成部分,作好不同阶段的港口发展规划和港口布置,是进行港口建设前期工作的主要内容。,港口是指位于江、河、湖、海的沿岸,具有一定设施和条件,进行船舶靠泊、旅客上下、货物装卸、生活物料供应等作业的地方。它包括水域和陆域两大组成部分。水域是供船舶航行、运转、锚泊、停泊装卸使用的,要求有适当的深度和面积,水流平缓,水面稳静;陆域是供旅客上下船、货物装卸、堆存和转载使用的,要求有适当的高程、岸线长度
16、和纵深,并配有仓库、堆场、铁路、公路、装卸机械和各种必要的附属设备。,2.1.4 水路运输的经营特性,图222 直布罗陀市玛瑞娜港口,1 港口水域 港口水域是指港界线以内的水域面积。主要包括锚地、航道、回转水域、港池、防波堤及导航助航标志。,2.1.4 港口的基本组成,(1)锚地 锚地是供船舶抛锚候潮、等候泊位、避风、办理进出口手续、接受船舶检查或过驳装卸等停泊的水域。有防波堤掩护的海港,把口门以外的锚地称为港外锚地,它的作用是供船舶抛锚停泊等待检疫、引航和乘潮进港;口门以内的锚地称为港内锚地。其作用是供船舶避风停泊、等待靠岸及离港、进行水上由船转船的货物装卸。河港锚地还供船舶进行解队和编队作
17、业。,(2)航道 航道是船舶进出港的航行通道。有防波堤掩护的海港,同样以防波堤为界,把航道分为港外航道和港内航道。航道一般设在天然水深良好,泥沙回淤量小,不受横风、横流和冰凌等因素干扰的水域中。航道必须有足够的水深和宽度。航道水深需满足设计标准船型的满载吃水要求,有的港口天然水深即可满足这一要求,而大多数港口由于航道天然水深不足或有局部浅滩,需进行人工疏浚和整治。,在工程量大、整治比较困难的条件下,航道水深一般按大型船舶乘潮进出港的原则考虑;在工程量不大,或船舶航行密度较大的情况下,航道水深可按随时进出港的原则确定。河港的航道水深同样应保证设计标准船型的安全通过。航道的宽度可根据船舶通航的频繁
18、程度分别采用单向航道和双向航道。在航行密度比较小的情况下,为了减小挖方量和泥沙回淤量,经过技术经济比较后,可考虑采用单向航道。一般大中型港口都是采用双向航道。,(3)航标 为了保证进出港船舶的航行安全,每个港口、航线附近的海岸均有各种助航设施。航标的主要功能是为航行船舶提供定位信息;提供碍航物及其他航行警告信息;根据交通规则指示航行;指示特殊区域,如锚地、测量作业区、禁区等,即定位、警告、交通指示和指示特殊区域四方面功能。,按照设置地点,航标可分为沿海航标与内河航标。沿海航标建立在沿海和河口地段,引导船舶沿海航行及进出港口与航行。它分为固定航标和水上浮动航标两种。固定航标设在岛屿、礁石、海岸,
19、包括灯塔、灯桩、立标;水上浮动航标是浮在水面上,用锚或沉锤、链牢固地系留在预定海床上的标志,包括灯船与浮标。内河航标是设在江、河、湖泊、水库航道上的助航标志,用以标示内河航道的方向、界限与碍航物,为船舶航行指示安全航道。它由航行标志、信号标志和专用标志三类组成。按照工作原理分类,有视觉航标、音响航标与无线电航标。,(4)回转水域 回转水域是为船舶在靠离码头、进出港口需要转头或改向时而设置的水域,又称转头水域。其大小与船舶尺度、转头方向、水流和风速风向等因素有关。一般设在口门和码头泊位之间,以方便船舶作业。在内河港口,为方便控制,船舶逆流靠离岸。当船舶从上游驶向顺岸码头时,先调头,再靠岸;当船舶
20、离开码头驶向下游时,要逆流离岸,然后再调头行驶。为此,顺岸码头前水域要有足够的宽度供船舶调头使用。,图223 河港中船舶靠离码头的方法,(5)港池 供船舶靠泊、系缆和进行装卸作业使用的直接与码头相连的水域称为港池。对突堤式码头,码头从岸边伸人水域中,突堤与突堤之间的水域即为港池;对顺岸式码头,港池系指在码头前供船舶进行靠离岸作业所使用的水域,一般不得占用主航道。港池内水域要求不受风浪和水流的影响,以便为船舶提供一个稳静的水域条件供船舶安全作业。另外,要求港池有足够的水域面积,使船舶能方便地靠岸和离岸,必要时可在外档进行水上装卸作业。港池大小可根据船舶尺度、靠离码头的方式、水流和强风的影响及转头
21、区的布置等因素确定。,(6)防波堤 船舶装卸作业需要水面平稳,避免船舶颠簸。在天然掩护不足的地点建港,需要建设防波堤,用以围护足够的水域防止波浪、海流等侵蚀。,图224 港口平面示意图,图225 阿尔梅里亚港口示意图,2 港口陆域 港界线以内的陆域面积称为港口陆域。主要包括码头、泊位、仓库、堆场、铁路、道路、装卸运输机械及生产辅助设施。,(1)码头和泊位 码头是停靠船舶、上下旅客和装卸货物的场所。港口水域和陆域的交接线称为码头前沿线或码头岸线,它是港口的生产岸线和生产活动的中心。一艘船停靠在码头上,它所占用的码头岸线长度称为泊位。泊位的长度主要取决于船舶长度和安全系缆的要求,而码头岸线的长度则
22、取决于所要求的泊位数和每个泊位的长度。港口的码头岸线长度是港口规模的重要标志之一,表明了它能同时容纳并进行装卸作业的船舶数量。,图226 天津港五洲集装箱码头,图227 青岛港码头平面图,码头规模的确定 码头是港口生产的中心。一个港口可同时停靠码头进行装卸作业的船舶数量,即泊位数,是港口的主要规模之一。港口其他设施的规模一般均与码头泊位数量配套或相互协调。因此,确定码头规模是确定港口规模的主要内容之一。码头规模包含泊位停船吨级和泊位数量两个指标。停船吨级主要取决于货种、航线运距和吞吐量。一般情况,运距越长、船舶吨位越大,单吨运输成本越低。泊位数量还取决于码头装卸效率和船舶周转量(1年间到港的船
23、舶数量)。,专业化大宗散货泊位的停船吨级,其经济营运船型可粗略用单吨运输成本和必要运费率两个指标来选择,同时考虑航运市场运力分布和运价变化的一般规律。船舶周转量除与吞吐量有关外,还取决于船舶在本港的平均装卸量,这里很容易误解,船舶在港的货物装卸量和船型吨级一定都存在着直接关系。就班轮而言,除始发港和目的港占船舶载重量的比重较大外,沿途各港的装卸量与船型大小关系并不十分密切。如集装箱干线班轮挂靠各港的装卸量可从300500TEU到1 0001 500TEU。船舶在码头平均装卸量小,则船舶周转量大,因而船舶占用泊位时间中非生产性的辅助作业时间长,影响泊位吞吐能力。,图228 天津港码头,码头停船吨
24、级系指所能停泊的标准吨级的船舶,但在实际营运中停泊船舶是多样的,如1.5万吨级多用途泊位,它可能接待相当多万吨级及万吨以下的船舶,这都是降低泊位吞吐能力的因素。泊位装卸效率随系统水平的不同可以有很大差别,在规划阶段也难以精确确定。所有这些因素都影响泊位的实际的吞吐能力。在规划阶段,泊位的通过能力,可参考表23中的数据。所需泊位数S:,通常确定泊位数是根据装卸系统设计,选择适当系数、指标,较精确的估算Pt来确定泊位数:,式中:泊位年营运 装卸一艘设计船型所需时间(h)设计的船效率(t/h),按运量、货种、船舶性能、作业线数量和管理等因素综合考虑;设计船型在本港的装卸量;船舶的辅助作业、技术作业时
25、间以及船舶靠离泊位时间之和(h)船舶靠离泊间隔时间同航道、锚地、泊位前水域及港作业方式等条件有关,一般12h。昼夜非生产时间之和(h)。包括工间休息、吃饭及交接班时间,应根据本港实际情况而定,对集装箱泊位不宜超过1h;泊位利用率,选用规范数据。,表222,(2)码头泊位尺度的确定,这里所指的泊位就是一艘设计船型停靠码头时所占用的空间,即所占用的码头岸线长度(泊位长度)、码头前水域宽度(泊位宽度)和相应的水深(泊位水深)。泊位长度一般由船长工和船与船之间的必要间隔所构成。确定间隔要考虑系缆要求,船舶靠离安全、方便,一个泊位的装卸作业对相邻泊位作业互不妨碍以及要考虑装卸机械检修方便等因素。,单个泊
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 水路 运载 工具 原理
链接地址:https://www.31ppt.com/p-6365851.html