《交通运输学教材水路运输及其发展.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《交通运输学教材水路运输及其发展.doc（29页珍藏版）》请在三一办公上搜索。
1、第三章 水路运输及其发展第一节 水路运输概述1水路运输简介人类发展水运的历史源远流长，几乎和人类的文明史一样悠久。从石器时代的独木舟到现代的运输船舶，大体经历了四个时代：舟筏时代、帆船时代、蒸汽船时代和柴油船时代。1)舟筏时代将巨大树干用火烧或用石斧加工成中空的独木舟，是最古老的水水上运输工具。将树干、竹竿、芦苇等捆扎成筏，或用兽皮做成皮筏。将原木加工成木板来造船，木板船可以造得比独木舟大，性能比筏好。舟筏时代的船舶靠人力来推进和操纵，所用的工具为桨、篙和橹。2)帆船时代利用风力作为基本动力在水上行驶，并由人来操控改变方向前进的船称为帆船，是以自然力代替人力的典范。帆船的出现使得船舶在航行速度
2、和载运量方面大幅度提高，从帆船出现到十九世纪初，它一直是主要的水上的水上运输工具。3)蒸汽船时代进入18世纪，世界各大洋上繁忙的贸易往来需要解决船舶动力问题，船舶推进动力方式已到了需彻底变革的时期。真正解决船用蒸汽机的是英国著名的发明家詹姆斯瓦特。他在1765年发明了双缸蒸汽机。1768年他与英国伯明翰轮机厂的老板马修博尔顿合作，专门研制了一台用于船舶推进的特殊用途的蒸汽机，这就是世界上早期蒸汽机船上普遍使用的博尔顿-瓦特发动机，从而完成了船舶动力的第三次革命。船舶的推动力从人力、自然力转变为机械力，船舶用蒸汽机提供的巨大动力，使人类有可能建造越来越大的船，运载更多的货物。 第一艘完全使用蒸汽
3、动力推进的船是皮罗斯卡皮号，它是法国人马奎斯建造的。船上有一台单缸蒸汽发动机，用来带动船两侧的两个明轮。海上运行的第一艘蒸汽机船是美国人罗伯特富尔顿发明建造的凤凰号轮船，它在纽约与费城之间航行。19世纪的各大洋是蒸汽机船的天下，由于蒸汽机船的出现，最终使帆船驶进了船舶博物馆。 4)柴油机船时代 19世纪末，德国发明家鲁道夫狄塞尔发明了柴油机，又为船舶提供了新的动力。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。船舶普遍采用柴油机推进。为了提高船舶运输的经济效益，船舶出现了大型
4、化、专业化、高速化、自动化和内燃机化的多种趋势。2水路运输的分类水路运输可分为内河运输和海洋运输两大类。1)内河运输内河运输是指利用船舶、排筏和其它浮运工具，在江、河、湖泊、水库及人工水道上从事的运输。航行于内河的船舶除客轮、货轮、推(拖)轮、驳船外，还有一定数量的木帆船、水泥船、机帆船。内河运输通常多利用天然河流，因此建设投资少，运输成本低，它还能深入到支流、水点，成为密切联系工业与农业，城市与农村的纽带。在内河航运方面，我国有大小湖泊900多个，天然河流5000多条，总长约43万千米，并且大多数河流常年不冻，适宜航行。主要的通航河流有长江、珠江、黑龙江及大运河等。我国的天然河流大多是自西向
5、东的长流巨川，流经全国总面积的70%以上，把广大内地和海区直接联系起来，许多重要都会和城镇如上海、天津、重庆、武汉、南京、广州等，都是在河海沿岸发展起来的，可见水上运输队经济建设所具有的巨大影响。2)海洋运输海洋运输又可分为沿海运输和远洋运输两大类。(1)沿海运输沿海运输是指海运企业的船舶在近海上航行，往来于国内各沿海港口之间，负责运送旅客和货物的运输业务。对我国而言，沿海运输是指在我国沿海区域各港之间的运输。其范围包括：自辽宁的鸭绿江口起，至广西的北仑河口止的大陆沿海，以及我国所属的诸岛屿沿海及其与大陆间的全部水域内的运输。 (2)远洋运输海洋运输又称“国际海洋货物运输”，是国际物流中最主要
6、的运输方式。它是指使用船舶通过海上航道在不同国家和地区的港口之间运送货物的一种方式，在国际货物运输中使用最广泛。目前，国际贸易总运量中的2/3以上，中国进出口货运总量的约90%都是利用海上运输。海洋运输具有以下特点： 天然航道 海洋运输借助天然航道进行，不受道路、轨道的限制，通过能力更强。随着政治、经贸环境以及自然条件的变化，可随时调整和改变航线完成运输任务。 载运量大 随着国际航运业的发展，现代化的造船技术日益精湛，船舶日趋大型化。超巨型油轮已达60多万吨，第五代集装箱船的载箱能力已超过5000TEU。 运费低廉 海上运输航道为天然形成，港口设施一般为政府所建，经营海运业务的公司可以大量节省
7、用于基础设施的投资。船舶运载量大、使用时间长、运输里程远，单位运输成本较低，为低值大宗货物的运输提供了有利条件。 海洋运输也有明显的不足之处：如海洋运输易受自然条件和气候的影响，航期不易准确，遇险的可能性也大。 3水路运输的特点水运主要是利用“天然的航道”运送货物和旅客，水上航道四通八达，其通航能力几乎不受限制，而且用于水上航道建设的投资比其它运输方式要少得多。水运具有运量大、成本低，非常适合于大宗货物的运输。水上运输是实现国际贸易，发展经济和加强交流的主要交通工具。第二节 水运资源概述1水运资源分布及利用1).世界主要海运资源的分布 世界海洋面积占地球表面积的百分之七十一，海水约占总水量的百
8、分之九十七。 太平洋：是全球面积最大、水深最深、边缘水域和岛屿最多的大洋，约占世界海洋总面积的一半，接近大西洋面积的两倍，平均水深在四千米以上。太平洋沿岸有40多个国家和地区，是当前世界经济贸易活动最活跃的地区。 大西洋：面积约为太平洋的一半，大西洋沿岸国家最多，经济最繁荣，航运业最为发达。 印度洋：面积比大西洋小，印度洋沿岸有30多个国家和岛国，资源丰富，但加工业欠发达，海运业不是十分发达。北冰洋：在全球四大洋中最小，是太平洋的十四分之一，平均水深最浅，平均水深只有一千二百米，气候寒冷，但它是欧、亚和北美三洲的顶点，是联系三大洲的捷径，因此北冰洋航线将会有更大的发展。2).世界主要内河水资源
9、的分布 全球内河航运较为发达的代表性国家有：美国、独联体。 美国水运系统分为沿海岸，内陆和大湖区三部分，航道总共约4万公里，海湾航道3700km，内河航道约3万公里，其中密西西比河水系近2万公里；大湖区水道约1800公里。独联体内河通航里程为12.3万公里，人工航道约占15%，但因受气候影响，全年平均通航时间仅220天左右。3).我国水运资源的分布沿海运输临近我国大陆的海洋有渤海、黄海、东海和南海四个海域，他们都是北太平洋西部的陆缘海，四海相连，呈一北东至西南的弧形，环绕着亚洲大陆的东南部，整个中国近海纵跨温带、亚热带和热带，面积达470多万平方千米，有1.8万公里的海岸线；岛屿总数5000多
10、个，有1.4万公里的岛屿岸线。为海上交通运输的发展提供了方便。我国沿海运输航线分为北方航区和南方航区，每个航区均开辟了多条航线。北方航区的航线以上海、大连为中心，南方航区的航线以广州为中心。远洋运输我国港口与世界各国主要港口之间已开辟了许多定期或不定期的海上航线，形成了一个发达的环球运输网络。我国远洋航线以沿海港口为起点，可分为东、南、西、北四个主要方向。东线方向从我国沿海各港出发，经日本横渡太平洋抵达北美、南美和拉丁美洲诸国。西线方向从我国沿海各港先南行至新加坡，再西行穿越马六甲海峡进入印度洋后，可达西亚诸国，如欲至欧洲及非洲各港港口，可有两条航路进入大西洋，一条经非洲南端好望角，另一条经苏
11、伊士运河、地中海、直布罗陀海峡。南线方向由我国沿海各港南行，可通达东南亚、澳洲等国港口。北线方向从我国沿海各港北行，可至日本、朝鲜、俄罗斯东部港口。我国大陆沿海已初步形成了华南以深圳为中心、华东以上海组合港为中心、华北以青岛、天津和大连港为中心的国际集装箱中转型枢纽港口群。内河运输我国通航里程为10万公里左右，其中1米以上水深的航道为5万公里左右。航运发达的有“三江两河”，即长江、珠江、黑龙江、京杭运河及淮河。另外京杭大运河是人工航道，它北起北京，南达杭州，全长1794公里，沟通了海河、黄河、淮河、长江和钱塘江五大水系，是世界上最长的运河。第三节 船舶与水运基础设施1船舶种类与特点1)货船 货
12、船是运送货物的船舶的统称，一般不载旅客，若附载旅客，不超过12人。(1)杂货船杂货船又称普通货船，是用来专门装运杂件货物的船舶，它在运输中占有较大比重。件杂货通常是指有包装或无包装的成件装运的货物。杂货船具有如下特点：吨位小、吃水小、机动灵活杂货船吨位较小，对航道的要求低，且操纵性好，可以轻松的通过狭窄水道、桥梁、船闸。又因其所需的转弯半径小，故对港口的水域面积要求低，因此可以方便的进出各中小港口。可自带起货设备因为杂货船要装载各种各样的货物去条件不同的港口，自给自足是杂货船的特点，它们都自备吊杆，有的还有重吊。杂货船自带起货设备对码头的要求就大大降低，哪怕是光杆码头，甚至是普通的由岩石组成的
13、海岸，只要前沿的水深足够、海况允许，杂货船就可以靠上去装卸，所以杂货船的活动范围就延伸到各个小型码头。因为小型码头的造价低，那么船舶所支付的港口使费就低，进而拉低了货物的运费。舱口大，舱内空间大杂货船倾向于大舱、宽口，以便于装载大型货物。同时，杂货船的底舱都被设计成大舱，且底舱的甲板强度大，系固配件多，这就为装运重大件货提供了方便。建造成本低，营运成本低杂货船的建造成本低于集装箱船。杂货船被设计成几个船舱，而大多数全集装箱船却是单一船舱，这样一来集装箱船由于没有横舱壁，其船体的横向强度要低于同吨位的杂货船，所以杂货船可以选用在硬度、钢度、屈服极限等参数上比集装箱船要求低的船体材料。此外， 杂货
14、船航行速度慢，因此可以选用低功率，价格便宜的主机。在船舶导航、通信设备和船员配备等方面，国家标准和国际公约对杂货船的要求也比集装箱船要低。 杂货船的营运成本也要低于集装箱船。杂货船的装卸机械（如：门机、平板车、轮胎吊等）的价格相对较低，库场占地面积较少，所以港口使费较集装箱船来得少。相比之下，集装箱船需要专门的集装箱码头来进行装卸，而这些专业化码头的装卸机械数量多，且大都价格昂贵，码头堆场占地面积大，管理成本高，故在港内的停泊成本高于同吨位的杂货船。对集装箱船来说保证班期是商业信誉的体现，对其至关重要，所以集装箱船的航速都保持在20 节以上，而远洋杂货船一般为14-18 节；近洋杂货船的船速一
15、般为13-15 节；沿海杂货船的航速一般为11-13 节。由流体力学知识可知：在其他参数不变的情况下，航速与耗油量的立方成正比。也就是说，集装箱船船速的提高带来耗油量的大幅增加，其航行成本要远大于同吨位的杂货船。 因为“总成本= 固定成本+ 航行成本+ 停泊成本”，所以杂货船的总成本要低于同吨位的集装箱船，这使得杂货船能报出对货主更有吸引力的运价。 (2)散装货船 散装货船是专门运输谷物、矿沙、煤炭及散装水泥等大宗散装货物的船舶。散装货船具有如下特点：由于所运货种单一，批量大，对隔舱要求不高，所以只设单甲板。各种散货比重相差很大，因而积载因数（一吨重货物所占的容积）不同。为了能够满载轻货，货舱
16、容积较大。装重货时则采用隔舱装载的办法。有些船更采用大小舱相间的布置方式。因此，船体结构较强，可以适应集中载荷的需要。为提高装卸效率,货舱口很大,宽度可达船宽的70。货舱两侧甲板下部以 4060角、双层底上部以 35角封闭，货舱的横截面呈八角形。这种结构在航行中可以限制货物表面移动，提高船舶稳性，在装卸中则可消灭死角，且可利用货物的自然流动，加快装卸进度。封闭的部分可作边压载水舱,尤其是甲板下的翼舱,对调节船舶重心高度有很大作用。船中部的一个货舱有时作为压载水舱用,以补双层底和边压载水舱的不足,以保证船舶回程空放航行中的耐波性和稳性，并防止压载航行时发生中拱。机舱通常设在船尾，使货舱有宽敞方整
17、的空间以利装卸，空航时使螺旋桨能没入水中以提高推进效率。有大吨位散货船航行的航线上的港口都有装卸设备，所以4万吨以上的散货船一般没有起货设备。(3)集装箱船集装箱船就是载运规格统一的标准货箱(集装箱)的货船。集装箱轮完全是一种新型的船。它没有内部甲板，机舱设在船尾，船体其实就是一座庞大的仓库，可达300米长，再用垂直导轨分为小舱。当集装箱下舱时，这些集装箱装置起着定位作用，船在海上遇到恶劣天气时，它们又可以牢牢地固定住集装箱。因为集装箱都是金属制成，而且是密封的，里面的货物不会受雨水或海水的侵蚀。集装箱船一般停靠专用的货运码头，用码头上专门的大型吊车装卸，其效率可达每小时10002400吨，比
18、普通杂货船高3070倍。因此为现代船运业所普遍采用。集装箱一般使用20ft（8ft8ft20ft）和40ft（8ft8ft40ft）两种，20ft集装箱被定为统一标准箱。现代化的集装箱船一次可装运5000TEU以上。集装箱船具有如下特点：可以节约装卸劳动力，减少运输费用。一般货船采用单件或小型组合件形式装运，费力又费时。集装箱船采用国际统一规格的集装箱运输货物，打破了一捆、一包单件装卸的传统形式，大大减轻装卸工人劳动强度，加快了装卸速度，减少人工装卸费用。 利用集装箱船运输，可以减少货物的损耗和损失，保证运输质量。这是因为货物在生产工厂里就装进一只只集装箱，中途经公路、铁路、水上运输，均不开箱
19、，可把货物直接运到用户手中。这样，可减少货物在运输途中损耗和遗失，还可节约包装费用。 集装箱船装卸效率高。一艘集装箱船的货物装卸速度大约是相同吨位的普通货船三倍左右，而大型高速集装箱船的装卸速度差不多是同吨位普通货船的45倍。这样，可减少船舶停靠码头时间，加快船舶周转，提高船舶、车辆及其它交通工具的利用率。 由于集装箱船进行集装箱运输具有上述优点，所以，集装箱船和集装箱运输得到迅速发展。同时，集装箱船的出现，对港口、码头又提出了新的要求。于是，出现了传送带、货架搬运车、铲车及各种形式装卸机，还出现专门停靠集装箱船的码头。集装箱船码头又长又宽，可停靠各种类型的集装箱船，码头上还有相当宽大的堆放集
20、装箱的场地China Ocean Shipping (Group) Company (COSCO)(4)液货船运送散装液体的船统称为液货船，通常有油轮、液体化学品船及液化气船。液货船运载液态货物运输效率高，运输费用低。例如，美国西海岸一家大型木材和造纸公司以前，纸浆加工成干板才能付运，到达目的地后再还原成纸浆，供造纸用。现在用特别设计的液货船装载半流质纸浆，从制造商仓库运往它的沿海或河边造纸厂，只需几小时的工夫用导管注入油轮。运抵造纸厂后，把纸浆直接灌进岸上的纸浆槽里.这样,不但更快，费用更低，而且更有效率。 自然，液货船作为专门运载液态货物的船舶构造特殊，有的还需要专门设备。一些液态货物经过
21、数千千米的载运，需要有特制衬里的容器中，才不会变质。一些液态货物海运时必须保持绝对的低温；有些液态货物海运时又必须保持在某一压力下；还有的液态货物海运时需要高温。这就要求液货船要有专门设备。(5)滚装船滚装船类似于汽车与火车轮渡，它将载货的车辆连货带车一起装运，到港后车辆开出即可。这种船适用于装卸繁忙的短程航线，也有向远洋运输发展的趋势。滚装船与集装箱船一样，装卸效率高，它是通过车辆活动来装卸集装箱，每小时可达10002000吨，能节省大量装卸劳动力，减少船舶停靠时间，提高船舶利用率。船舶周转快和水陆直达联运方便。而且实现了从发货单位到收货单位的门门直接运输，减少了运输过程中的货损和差错。 滚
22、装船运输，船与岸都不需起重设备，即使港口设备条件很差，滚装船也能高效率装卸滚装船还有比集装箱船更胜一筹地方，便是码头上不需要起重设备，也不需要大规模改造、扩建码头，增添装卸设备。 滚装船具有更大适应性，它除了能装载集装箱外，还能运载特种货物和各种大件货物，有专门装运钢管、钢板的钢铁滚装船，专门装运铁路车辆的机车车辆滚装船，专门装运钻探设备、农业机械的专用滚装船，还可以混装多种物资及用于军事运输。由此可见，滚装船具有广阔的应用前景。滚装船的缺点是重心高，稳性较差。滚装船船体结构的特点是甲板层数多，一般有26层。为使车辆在舱内通行无阻，货舱内不设横舱壁，舱内支柱也很少，因此，滚装船的结构强度和抗沉
23、性较差。而且，横格舱壁少，会影响抗沉性，甲板的强度也受到影响。(6)载驳船载驳船也叫子母船，由一大型机动船运载一批驳船，驳船内装货或集装箱，到港后驳船从母船卸到水中，由拖船或推船将其分送至目的港装卸货物并待另一次运输。载驳船的优点是不需码头和堆场，装卸效率高，停泊时间短，便于河海联运。其缺点是造价高，需配备多套驳船以便周转，需要泊稳条件好的宽敞水域作业，且适宜于货源比较稳定的河海联运航线。因此，虽然早在1963年美国就建造了第一艘载驳船，但未得到很大发展。(7)冷藏船冷藏船是运送冷冻货物的船，它的吨位较小，航速较高，对制冷、隔热有特殊要求。冷藏船的货舱为冷藏舱，常隔成若干个舱室。每个舱室是一个
24、独立的封闭的装货空间。舱壁、舱门均为气密,并覆盖有泡沫塑料、铝板聚合物等隔热材料,使相邻舱室互不导热，以满足不同货种对温度的不同要求。冷藏舱的上下层甲板之间或甲板和舱底之间的高度较其他货船的小，以防货物堆积过高而压坏下层货物。 冷藏船上有制冷装置，包括制冷机组和各种有关管系。制冷机组一般由制冷压缩机、驱动电动机和冷凝器组成。制冷机组安装在专门的舱室内，要求在船舶发生纵倾、横倾、摇摆、振动时和在高温高湿条件下仍能正常工作。2)客船与客货船专运旅客的称为客船；客货兼运的称为客货船。凡载客12人以上的船舶均须按客船规范要求来建造及配置设备人员。 客船的基本特点是： (1)上层建筑发达，用于布置旅客舱
25、室； (2)对抗沉、防火、救生等方面的安全要求严格。(3)减摇、避震、隔音等方面的舒适性要求高。(4)具备快速、安全及操纵性好的特点。3)驳船 驳船常指靠拖船或推船带动且为单甲板的平底船，船形肥宽、吃水浅，一般没有动力装置，驳船可以单只使用，也可编列成队由拖船拖带或由推船顶推航行。有动力装置的驳船称为自航驳，具有一定的自航能力。驳船具有结构简单，造价低廉，管理维护费用低，可用于浅狭水道，编组灵活的特点。基于上述特点，驳船常用于转运大型货船的货物以及组成驳船队运输货物，在内河运输中占有重要地位。上图为在美国密西西比河下游,一艘16000马力的推船和40多艘驳船组成一个顶推船队。2船舶设备与装置1
26、).船体舾装设备舵设备 舵设备是用于控制船舶方向或灵活地改变航向的装置，另外，纠正船舶偏离既定航向以及避让其他来往船只，也要用舵装置来控制。它主要由舵、舵机、传动装置及操纵装置等部分组成，驾驶人员操纵舵轮或手柄，或由自动舵发出信号，通过传动装置带动舵机，由舵机带动舵的转动来控制船首方向。舵的工作原理是产生一个转船力矩使船舶围绕船舶转动中心转动，以达到转向的目的。一条船可以有多个舵，这要根据对船舶操纵性能的要求而定，回转性要求高的船舶（如专门在港口作业的船舶），可设置多舵，以舵向稳定性为主的船舶，则采用单舵（如远洋船舶）。锚设备船舶因人员上下，装卸货物、避风，等侯泊位，接受检疫以及避碰避让等需要
27、，在营运过程中须使船只停泊。锚设备由锚、锚链和锚机三部分组成。船只在营运过程中停泊一般采用抛锚方式，将锚抛入水中沉至水底，通过锚绳的传递，克服作用在船上的外力（如风力、潮流、涌浪等促使船只产生摇摆的惯性力），使船舶牢靠地停泊在需要的水域内。锚设备就是为这一要求而设置的。 锚用于协助制动、操纵船舶和船舶在锚地停泊使用。锚利用它在海底的抓力(一般为锚重的4-5倍)和锚链与海底表面的摩擦力来制动船舶。系泊设备 船泊的主要停泊方式是系泊。 系泊就是用分布在舷侧的缆绳将船舶固定在码头边。缆绳有尼龙缆、钢丝绳与棕绳，目前用得最多的是尼龙缆。 系泊设备主要有缆绳、带缆桩，导缆装置、绞缆机与卷缆车。较先进的船
28、上卷缆车本身有动力，用于收绞缆绳。起货设备 起货设备就是用于装卸货物的机械。起货设备的种类很多，以适应不同货物的装卸要求。 液货用输送泵与管道进行装卸。 散货用传送带或抓斗。 件货用吊杠或调车。救生设备为了保证人命安全，当船舶发生海难事故需要弃船时，要为船上人员准备足够的救生工具。救生设备包括救生艇、救生筏、救生圈及救生衣等等。2)船舶动力装置船舶动力装置是保证船舶推进及其它需要提供各种能源的全部动力设备的总称。船舶动力装置由推进装置、辅助装置、管路系统、甲板机械与自动化设备组成。(1)推进装置推进装置也称主动力装置，它是为保证船舶航行速度而设置的所有设备的总称，是船舶动力装置中最主要部分。其
29、中包括主机、传动设备、轴系和推进器。主机发出动力，通过传动设备及轴系驱动推进器产生推力，使船舶克服阻力航行。根据主机类型不同，船舶动力装置可分为蒸汽动力装置、燃气动力装置和核动力装置。燃气动力装置的主机是采用直接加热式(内燃式)，燃烧产生物即是工质。根据运动方式的不同，分为柴油机与燃气轮机(回转式)动力装置。目前民用船舶使用内燃机最为普遍。柴油机具有热效率高、起动迅速、安全可靠、重量轻、功率范围大等优点。在大、中型民用船舶上使用的柴油机有大型低速和大功率中速两大类。船舶动力装置由于工作条件的特殊性，要求可靠、经济、机动性好、续航力长等。(2)辅助装置辅助装置是产生除推进装置所需能量以外的其他各
30、种能量的设备，它包括船舶电站、辅助锅炉装置和压缩空气系统。它们分别产生电能、蒸汽和压缩空气供全船使用。(3)船舶管系船舶管系是指为了某一专门用途而设置的输送流体(液体或气体)的成套设备。按用途可分为：动力系统管系它是为主辅机安全运转服务的管系，有燃油、润滑油、海水、淡水、蒸汽、压缩空气等系统。船舶系统管系又称为辅助系统，它是为船舶航行安全与人员生活服务的系统，如压载、舱底水、消防、通风、饮用水、空调等系统。(4)甲板机械甲板机械是装在船舶甲板上的机械设备，是船舶的重要组成部分。甲板机械是为了保证船舶正常航行及船舶停靠码头、装卸货物、上下旅客所需要的机械设备和装置。主要包括舵机、起锚机、起货机等
31、。(5)自动化设备用以实现动力装置的远距离操纵与集中控制，以改善船员工作条件，提高工作效率及减少维修工作。主要由对主、辅机及其它机械设备进行遥控、自动调节、监测、报警的设备组成。 3港口港口是一个国家或地区的门户，是交通运输枢纽，是对外贸易的重要通路，其主要功能如下： 为水上客运服务，是乘客上下船的场所。 组织货源，集并出港物资，疏散进港物资。 进行换装作业，将货物从一种运输方式转至另一种运输方式。 妥善保管来港物资，确保数量与质量。可对货物进行必要而简单的加工，如散装货物的过秤、灌包，集装箱的拆装箱等。 向船舶提供燃料、物资、淡水及船员生活用品。 供船舶在恶劣的气象条件下停泊，如避风。4.港
32、口的分类 港口因其地理位置和服务对象的不同可分为如下几类。1)按用途划分(1)商港主要供旅客上下及货物装卸转运用的港口。如果某一港口专门进行某一种货物的装卸，或以此种货物为主，就称这种港为“专业港”，如我国的秦皇岛港主要是以煤炭装卸为主；宁波的北仑港则以中转铁矿石为其主要业务。澳大利亚的丹皮尔则以出口铁矿石为主；伊朗的阿巴丹则以出口食油为主。(2)渔港专为渔船服务的港口。渔船在这里停靠，并卸捕获物，同时进行淡水、冰块、燃料及其他物资的补给。有些渔港还有水产品的储藏和加工作业。我国舟山群岛的定海港就是渔港。(3)工业港固定为某一工业企业服务的港口称为工业港，它专门负责该企业进行原料、产品和所需物
33、资的装卸转运工作，一般又都设于工厂企业附近，业务上属于本企业领导经营。有的是在商港范围内划出一定的区域专为某企业服务，通常称这类码头为“物资单位码头”或“货主码头”。(4)军港专供海军舰船使用的港口。(5)避风港供大风情况下船舶临时来避风的港口，亦可由此取得补给、进行小修等。2)按地理位置划分(1)海港在自然地理条件和水文气象方面具有海洋性质，而且是为海船服务的港口成为海港。海港又分为海湾港、海峡港及河口港。海湾港位于海湾内，海湾是港口的天然屏障，不需或只须较少的人工防护即可防御风浪的侵袭。如大连港位于大连湾内，湾岸长40多公里，湾内港阔水清；青岛港位于胶州湾东岸；日本的横滨港位于东京湾西岸，
34、神户港则在大阪湾北岸。海峡港港口设在海峡地段上，由于海峡一般都是重要的海运通道，因此，港口的建立对海运及当地经济的繁荣均有很大的足进作用。河口港位于入海河流河口段，这里具有良好的水运条件，可同时为海运和河运服务，这为港口发展提供了方便。世界上的一些大港均属于河口港，例如上海，广州荷兰的鹿特丹；美国纽约；英国伦墩等。(2)河港位于沿河两岸，具有河流水文特性的港口称为河港。河港是内河运输船舶停泊、编队、补给燃料的基地，也是江河沿岸旅客和货物的集散地。如重庆、武汉、南京。(3)湖港与水库港指位于湖泊和水库岸边的港口。其功能与河港相同。6港口的组成1)港口水域河港示意图海港示意图港口水域是指港界内的水
35、域。又可分为港外水域和港内水域，一般将港内水域称为港池。(1)港外水域港外水域主要是指进出港航道和港外锚地。港外锚地是供进出港船舶抛锚停泊使用的，在这里船舶接受边防检查、卫生检疫等手续；内河港口在这里进行大型船队的编队、解队之用。进出口航道与港外锚地均需用航标加以标示。(2)港内水域港内水域包括港内航道、港内锚地。海港的港内锚地主要供船舶等待泊位，或进行水上装卸作业，在气象条件恶劣的情况下，也可供船舶避风停泊。河港锚地主要用于编解队和进行水上装卸作业。2)进港航道进港航道是海、河主航道和港池间供船舶进出港口的水道。对进港航道有两个基本要求：保证船舶安全方便地进出港口；疏浚费用少。因此，进港航道
36、要保证必须有足够的水深、宽度、适当的位置、方向和弯道曲率半径，避免强烈的横风、横流和严重淤积，同时，尽量降低航道的开辟和维护费用。3)防波堤 用于围护港池、防御波浪，保持水面平稳以便船舶停泊和作业的水工建筑物。防波堤还可起到防止港池淤积和波浪冲蚀岸线的作用，防波堤由块石、混凝土块体等材料构成。4)港口陆上设施(1)码头与泊位供船舶停靠以便旅客上下、货物装卸的水工建筑物称为码头。码头前沿线通常即为港口的生产线，它也是港口水域和陆域的交接线。码头前沿的水深一定要满足船舶吃水，并应考虑到船舶装卸和潮汐变化的影响，留有足够的富裕水深。 泊位就是供船舶停泊的位置。一个泊位即可供一艘船舶停泊；而不同的船型
37、其长度是不一样的，所以泊位的长度依船型的大小而有差异，同时还要留出两船之间的距离，以便于船舶系解缆绳。一个码头往往要同时停泊几艘船，也即要有几个泊位，因此码头线长度是由泊位数和每个泊位的长度所决定的。(2)港口铁路及道路货物在港口的集散除了充分利用水路外，主要依靠陆路交通，因此铁路和公路系统是港口陆域上的重要设施。当有大量货物用铁路运输时，即需要设置专门的港口车站。在这里货物列车可进行编组或解体，并设有专门的机车，可将车辆按需要直接送往码头前沿或库场的专用装卸线；装卸完毕后再由机车取回送往港口车站编组。在没有内河的海港，铁路是主要的疏运方式，港口生产与铁路部门有密不可分得关系。港内道路与港外公
38、路应有很好的连接，对于开展集装箱运输的港口，道路系统尤为重要，港区内的道路要能通往码头前沿和各库场，回路要通畅，进口与出口常常分别设置，并尽可能少与铁路或装卸作业线作平面交叉，以减少相互间的干扰。大型港区与铁路一样，也应有专供汽车用的停车场。(3)仓库与堆场仓库、堆场是港口的储存系统，是供货物在装船前或卸船后短期存放使用的。其主要作用是加速车船周转，提高港口吞吐能力。堆场主要用来存放不怕雨淋、日晒和气温变化影响的货物，如煤、矿石、某些建筑材料等，散装货物的堆场常常远离市区和其它码头，以免对环境有污染。仓库用来保管贵重的货物，不使它们受到降水和日晒的影响。(4)港口机械为船舶装卸货物和港区内货物
39、搬运所用的机械。机械的种类和数量根据货物种类、年吞吐量和装卸工艺确定。常见的有起重机、输送带等。对于专业化的码头通常都设有专门的装卸机械，如煤碳装船码头设有装船机，散粮卸船码头设有吸粮机，集装箱码头前方设有集装箱装卸桥，后方设有跨运车、重型叉车，等等。(5)给水与排水系统分别向船舶、港口铁路机车以及港口各部门供应生产用水、消防用水和生活用水，并使雨水、污水能迅速排除，不影响港内作业。包括管网、水泵、气泵、贮水池等。(6)供电设施供电设施主要变电站。变电站是电力系统中变换电压、接受和分配电能、控制电力的流向和调整电压的电力设施，它通过其变压器将各级电压的电网联系起来。港口企业负荷属于重要负荷，供
40、电设施必须保证供电的可靠性。(7)港湾作业船舶基地港湾作业船舶包括起重船、拖轮、驳船及其他港口作业船等。(8)港口通信设备及助航设备 信息收集设备，它由雷达、工业电视、甚高频测向仪、望远镜、水文气象遥测遥控和数据接收记录装置等组成。 信息处理设备，由计算机及辅助数据处理器及显示器等组成。它可将所测的数据进行综合处理并显示。 信息传输设备，包括信息传送、微波系统、广播、扩音，甚高频无线电话等设备。主要功能是沟通交通管理中心与有关单位之间、船岸之间及雷达站与交管中心间的图像、数据和控制信号的传输。 助航定位设备，包括常规航标和高精度无线电定位系统。 现场管理设备统，包括监督站、巡逻艇、直升飞机、信
41、号、灯旗、电光板等设备。7航标以特定的实体标志(形状、颜色)、灯光、音响、无线电信号等表示自身位置，用以帮助船舶定位，引导船舶航行，或表示警告、指示碍航物的助航设施。航标的形式多种多样，陆地上的灯塔，水中的浮标，以及专用的无线电台站都可以用作航标。航标的主要功能是：定位：为航行船舶提供定位信息。 警告：提供碍航物及其他航行警告信息。 交通指示：根据交通规则指示航行方向。 指示特殊区域：如锚地、禁区等。第四节 航行安全保障技术1船舶航行定位与避碰1)船舶的定位(1)航向 当轮船在茫茫大海上航行时，人们能看到的除了自己的船外，只有大海与天空，船在水中又是活动的，靠船头船尾辨别方向是根本不可能的，那
42、么在大海上怎么辨别方向呢？说来也简单，就是靠罗经（也就是指南针）。 航向就是首先自船上观测点O向地球北极点N引出一条直线为真北基准线，那么航向就是船的首尾线与真北基准线ON的夹角，规定自真北基准线按顺时针方向旋转至船的首尾线的角度为航向角（方位角）。实际上船舶的航向有三种，即罗经航向，真航向和航迹向。罗经航向：就是由罗经直接指示的船首方向。真航向：罗经航向经过罗经误差修正后得到正确的船首方向。航迹向：由于风、水流的影响，船舶的速度是船舶在静水中的速度与风、水流引起的速度的合速度，该速度的方向是船舶实际运行方向，称为航迹向。 (2)罗经磁差因为地磁南北极和地理南北极并不重合，地磁南北线和地理南北
43、线出现了一个夹角，称这个误差为“磁差”。磁差的偏东或偏西，是指磁北偏在真北之东或西而言，磁差偏东用E或（+）表示，偏西用W或（-）表示。磁差是随下面各因素变化的。地区不同，磁差不同磁差一般在低纬度地区比较小，高纬度地区较大而且变化剧烈。例如我国海南岛磁差接近0，而加拿大西海岸竟达25E。随时间的推移而变化地磁南北极并不是固定不变的，而是在绕地极作缓慢移动，据推算，地磁极大约960年绕地极转一周，地磁极的移动，必然会引起地磁差的变化，磁场每年变化量大约是0-0.2，这个变化叫年差。例：某船航行在某地区，海图上记载有：西磁差522(1968)，年差+2.0，求这个地区的1975年的磁差。1975年
44、的磁差=522(W)+2.0*(1975-1968)=536(W)例：真方位角是290，磁方位角是284，求磁差，是东磁差还是西磁差？磁差为6，由于真方位角大于磁方位角，因而是东磁差。例：磁方位是203，磁差是5西，求真方位角。真方位角=203-5=198。(3)罗经自差十八世纪以来，由于钢铁工业的发展，造船材料主要采用了钢铁，它也受到地球磁场的磁化影响。而装在船上的磁罗经同样也受到船上钢铁部分的影响，这样磁罗经就失去了原有的准确性，从而发生了误差，这种误差称为“自差”。自差随下面条件的变化而变化：航向不同，自差不同船磁改变，自差改变航区改变，自差改变自差是按罗北偏在磁北的东面或西面，来决定它
45、是东自差或是西自差，并用E(+)或W(-)来表示它们的方向。例：罗经航向是139，自差是6西，求磁航向？磁航向=139-6=133例：罗经航向是249，自差是4西，用罗经来观测陆上的一个物标，罗经方位是145，求磁方位角？磁方位=145-4=141。例：罗经航向是158，自差3东，磁差7西，求磁航向和真航向。磁航向=158+3=161真航向=161-7=154例：真方位是301，磁差是15西，自差7西，求罗经方位。罗经方位=301+15+7=323例：罗经方位是6，磁差8西，自差3西，求真方位。真方位=6-8-3=366-11=355。(4)岸基定位 船开出港口以后，要利用各种条件和仪器来测船
46、位，以检查船是否偏离了原定航线，其中岸基定位是比较可靠的方法之一。方法一：利用山头，灯塔和岛屿的位置进行定位，当同时测出两个或两个以上的物标方位时，就能得到船舶与物标的直线方程，通过求交得出船位。方法二：利用山头，灯塔和岛屿的位置进行定位，当同时测出两个或两个以上的物标距离时，以物标为圆心，以船舶到物标的距离为半径画两个圆，两个圆的交点中必有一个为船舶的位置。方法三：利用无线电发射台进行测定，通过测量两个无线电台发射的讯号到达船位的先后时间求得船位离开两个电台的距离之差，得出一条以两电台为焦点的双曲线。同理，再测一对无线电台发射的讯号又可得另一条双曲线，两条双曲线的交点，就是船位。双曲定位的优点：具有一般的航海仪器难以达到的准确性。有较大的作用距离。不受时间和天气情况的限制。使用方便、迅速双曲定位的缺点：必须依赖于专门的无线电发射台站及工作状况。因而，尽管双曲定位系统有许多优点，但始终不能取代一般的常规航海仪器和方法。 罗兰（LORAN）导航系统是一种根据测量距离差来定位的系统，全名是远程式导航系统（LONG RANGE NAVIGATION SYSTEM）。在地面建立一系列的无线电发射台，每三个台（一主二
