تخلیه و بارگیری، چیدمان بار و بارهای خاص

۱. تعریف — تخلیه و بارگیری، چیدمان، و اینکه چه چیزی یک بار را «خاص» می‌کند

تخلیه و بارگیری (cargo handling) مجموعهٔ عملیات فیزیکی است که یک محموله را میان کشتی و ساحل جابه‌جا می‌کند — بستن اسلینگ، بالاکشیدن، چرخاندن، فرودآوردن، تسطیح و انباشتن — به‌همراه تجهیزاتی که این کارها را انجام می‌دهند؛ چیدمان و انبارش بار (stowage) جانمایی برنامه‌ریزی‌شدهٔ آن بار در انبارها، تانک‌ها، عرشه و جایگاه‌های کانتینری است که پیش از آنکه حتی یک اسلینگ قلاب شود تصمیم‌گیری و در نقشهٔ بارگیری / نقشهٔ چیدمان (stowage plan / cargo plan) ثبت می‌شود؛ و بارهای خاص (special cargoes) محموله‌هایی‌اند که ویژگی‌های فیزیکی یا شیمیایی‌شان — وزن واحد بسیار زیاد، نقطهٔ ریزش بالاتر از دمای محیط، فسادپذیری، رطوبت، خودسوزی، اشتعال‌پذیری، سمّیت، یا صرفاً زنده‌بودن — سبب می‌شود قواعد عمومی چیدمان آن‌ها را سالم به مقصد نرساند و به‌جای آن باید یک رژیم حملِ نام‌دار اعمال شود. این سه مفهوم یک موضوع واحدند، چون هر تصمیم چیدمان همواره هم‌زمان یک تصمیم ایمنی است (کشتی باید همچنان راست و بدون تنش شناور بماند)، یک تصمیم مراقبت از بار (کالا باید در همان وضعیتی که در بارنامه توصیف شده به مقصد برسد)، و یک تصمیم اقتصادی (زمان توقف در بندر و فضای استفاده‌نشده هر دو هزینه‌اند).

۲. خاستگاه — دانشی عملیاتی که با کنوانسیون‌ها مدوّن شد، نه مدل یک نظریه‌پرداز

این بدنهٔ دانش مؤلف واحدی ندارد؛ حاصل تجربهٔ انباشتهٔ دریانوردی است که پس از خسارات قرن نوزدهم ناشی از اضافه‌بارگیری، جابه‌جایی بار، عرق‌زدگی و خودسوزی به‌تدریج مدوّن شد. علامت آزادبردی که عمق مجاز بارگیری کشتی را محدود می‌کند هنوز به نام مبارز آن، ساموئل پلیمسول، خط شاهین / خط پلیمسول (Plimsoll line) نامیده می‌شود؛ مرجع کلاسیک انگلیسی‌زبان دربارهٔ خواص و شیوهٔ حمل تک‌تک کالاها کتاب دیرپای Thomas' Stowage است که متون فارسی «دانش حمل‌ونقل» و «کالاشناسی و حمل کالا» از نزدیک آن را دنبال می‌کنند.

قواعد امروزی در اسناد IMO جای دارند و آزمون نام سند درست را می‌خواهد، نه شمارهٔ ماده را:

مسئله‌ای که همهٔ این‌ها برای حل آن پدید آمده‌اند در یک جمله است: باری که روی اسکله بی‌خطر است، همچنان می‌تواند کشتی را غرق کند، خودش را خراب کند، یا بار کنارش را از بین ببرد.

۳. خودِ ساختار

۳.۱ چهار هدف چیدمان — و آنچه هرکدام ممنوع می‌کند

هر پرسش چیدمان در نهایت تعارض یکی از این چهار هدف با دیگری است.

کشتی در حالت آرمانی چنان بارگیری می‌شود که «پر و تا خط» برسد — انبارها پر و علائم بارگیری هم‌زمان به آب برسند. رسیدن به یکی پیش از دیگری یعنی درآمد از دست رفته.

۳.۲ خانوادهٔ وزن — اتحادی که همه‌چیز از آن مشتق می‌شود

سمت کانتینر / وسیلهٔ نقلیه. وزن‌های حک‌شده روی درِ کانتینر یک اتحاد واحدند که سه‌گونه خوانده می‌شوند:

$W_{\text{gross}} = W_{\text{tare}} + W_{\text{payload}} \qquad\Longrightarrow\qquad W_{\text{payload}}^{\max} = \text{MAX GROSS} - W_{\text{tare}}$

دلیل اینکه تاره باید شامل متعلقات باشد کارکردی است: این عدد از قرائت باسکول کم می‌شود تا وزن بار به دست آید، پس هر چیزی که به‌طور دائم متصل است باید درون آن باشد، وگرنه هر باری که از آن محاسبه شود نادرست خواهد بود.

سمت کشتی. همان منطق، یک مقیاس بزرگ‌تر:

$DWT = \Delta_{\text{loaded}} - \Delta_{\text{light}}$

سنجش آبخور (draught survey) این اتحاد را به یک ترازو بدل می‌کند: آبخورها را پیش و پس از عملیات بخوان و جابه‌جایی را حساب کن، تفریق کن، و بابت هر چیز دیگری که تغییر کرده تصحیح کن.

$W_{\text{cargo}} = \left(\Delta_2 - \Delta_1\right) - \left(D_2 - D_1\right)$

که در آن $D$ اقلام کسرشدنی (سوخت، آب شیرین، بالاست، آذوقه) را در هر سنجش گرد می‌آورد.

۳.۳ فضا — ظرفیت، ضریب چیدمان و فضای هدررفته

$SF = \frac{V}{W} \quad \left[\tfrac{\text{m}^3}{\text{tonne}}\right], \qquad \text{density} = \frac{1}{SF}$

$W = \frac{V_{\text{bale}}\left(1 - b\right)}{SF}, \qquad b = \frac{V_{\text{lost}}}{V_{\text{total}}}$

تقریبی سریع برای ظرفیت چیدمان یک انبار یا شناور جعبه‌ای‌شکل، با $L$، $B$، $D$ به‌عنوان طول، عرض و عمق:

$V \approx 0.9 \, L \, B \, D$

عدد ۰٫۹ ضریب جبران تیرک‌ها، شاه‌تیرها، شکل انتهاها و کف‌پوش است — یعنی فضای هدررفتهٔ تعبیه‌شده در خود ضریب.

سودمندترین نتیجهٔ این بحث. بارها بر پایهٔ ضریب چیدمان به دو خانواده تقسیم می‌شوند:

هنر بارگیری آن است که این دو را چنان ترکیب کند که هر دو حد هم‌زمان پر شوند. و همان کالا با تغییر بسته‌بندی خانواده‌اش عوض می‌شود: برنج کیسه‌ای به‌ازای هر تن حجم بیشتری از برنج فله اشغال می‌کند، چون خود کیسه‌ها و فضاهای خالی میان آن‌ها درون حجم اندازه‌گیری‌شده قرار می‌گیرند.

۳.۴ تجهیزات — آنچه واقعاً بار را بلند می‌کند

سه مفهوم بر کل این خانواده حاکم است:

چون بلندکردن مشترک هرگز نمی‌تواند کاملاً برابر باشد — نوسان، لیست، تریم و ناهم‌زمانی بالاکشیدن، وزن را میان دستگاه‌ها جابه‌جا می‌کنند — ظرفیت هر جرثقیل در کار دوگانه کاهش داده می‌شود. کنترل برنامه‌ریزی چنین است:

$W_{\text{piece}} + W_{\text{gear}} \;\le\; k \left(SWL_1 + SWL_2\right), \qquad k < 1$

۳.۵ مراقبت از بار — سازوکارهای آسیبی که چیدمان برای شکست‌دادن آن‌ها وجود دارد

مهاربندی (securing/lashing) پاسخ به نیروهای غلتش، پیچش، بالا و پایین رفتن و آب سبز روی عرشه است: مهار، تویست‌لاک و میلهٔ مهار برای کانتینر، گوه‌گذاری، شمع‌بندی و تکیه‌گاه برای بار غیرکانتینری، همه بر پایهٔ دفترچهٔ مهاربندی بار کشتی.

۳.۶ بارهای خاص — خانواده‌ها و رژیمی که هرکدام فعال می‌کنند

برای بارهای حساس به رطوبت گروه A، حد مجاز کسری ثابت از نقطهٔ روانی آزمایشگاهی است:

$\text{TML} = 0.9 \times \text{FMP}$

که در آن TML = حد مجاز رطوبت قابل حمل (Transportable Moisture Limit) و FMP = نقطهٔ روان‌شدگی (Flow Moisture Point). بارهای فلهٔ روان با زاویهٔ ریزش (angle of repose) کوچک — تقریباً ۳۵ درجه یا کمتر — همان‌هایی‌اند که مستعد جابه‌جایی به شمار می‌روند و در نتیجه نیازمند تسطیح‌اند.

۳.۷ تفکیک دمایی — گرمش کن، سردش کن، یا تهویه‌اش کن

همین یک جدول سهم بزرگی از پرسش‌های بارهای خاص را تعیین می‌کند.

برای هر بار گرمایشی، سه دمای متمایز مدیریت می‌شود:

روغن‌های خانوادهٔ پالم جفت کلاسیک آزمون‌اند: هم روغن پالم (palm oil) و هم روغن هستهٔ پالم (palm kernel oil) چربی‌های بسیار اشباع‌اند که در دمای معمول محیط جامد یا نیمه‌جامدند، و اعدادی که جدول‌های «دانش حمل‌ونقل» فارسی برای این جفت می‌آورند ۳۹ و ۳۲ درجهٔ سانتی‌گراد (39 °C و 32 °C) است. (داده‌های آزمایشگاهی شیمی چربی برای این دو روغن همیشه کالا‌به‌کالا با آن جدول نمی‌خواند؛ آنچه قابل طرح در آزمون و بی‌مناقشه است این است که هر دو در بازهٔ اوایل تا میانهٔ دهه ۳۰ درجهٔ سانتی‌گراد قرار دارند و بنابراین هر دو در تانک‌های گرمایشی حمل می‌شوند.)

۳.۸ کلاس‌های کالای خطرناک در یک نگاه

صرفاً مرجع فشرده — تفکیک و بسته‌بندی به مبحث اختصاصی کالای خطرناک تعلق دارد.

درون کلاس ۳، آموزش سنتی مایعات قابل اشتعال را بر پایهٔ نقطهٔ اشتعال به یک گروه پایین (کمتر از حدود ۱۸− درجهٔ سانتی‌گراد)، یک گروه میانی (حدود ۱۸− تا ۲۳ درجه) و یک گروه بالا (۲۳ درجه تا سقف کلاس نزدیک ۶۱ درجه) تقسیم می‌کند — که باند میانی معمولاً با شمارهٔ ۳٫۲ شناخته می‌شود.

۴. نحوهٔ به‌کارگیری

الف. اگر پرسش دربارهٔ وزن‌هاست، نخست اتحاد را بنویس و آن را در همان جهتی که صورت سؤال می‌خواهد بخوان: $W_{\text{gross}} = W_{\text{tare}} + W_{\text{payload}}$. سپس بپرس «خالی از چه؟» — تاره یعنی خالی از بار، هرگز خالی از تجهیزات.

ب. اگر پرسش دربارهٔ فضا یا کرایه است، تعیین کن کدام حد مقیدکننده است. وزنی را که فضا اجازه می‌دهد حساب کن، $W = V(1-b)/SF$، و آن را با وزن مردهٔ در دسترس مقایسه کن: کوچک‌تر این دو همان چیزی است که کشتی واقعاً حمل می‌کند. به یاد داشته باش که تغییر بسته‌بندی مقدار $SF$ را عوض می‌کند و کیسه‌ای‌کردن همیشه آن را بالا می‌برد.

پ. اگر پرسش دربارهٔ رژیم حمل است، آن را به دو دوگانهٔ مستقل بشکن و جداگانه پاسخ بده:

1. حالت مادّه — مایع در تانک است یا جامد در انبار؟
2. جهت تیمار — گرم کن، سرد کن، یا تهویه کن؟

این دو دوگانه در تقریباً هر پرسش از این دست، سه گزینه از چهار گزینه را حذف می‌کنند و هرگز لازم نیست شمارهٔ کلاس یا عدد یک خاصیت را به یاد بیاوری.

ت. اگر پرسش واژگان تجهیزات را می‌سنجد، بپرس آیا واژهٔ انگلیسی نام یک دستگاه است یا یک شیوهٔ کار. واژه‌های شیوه — in tandem، union purchase، twin lift — همیشه نام یک عملیاتاند؛ واژه‌های ظرفیت یا مکان — jumbo، quayside، floating — نام یک ماشیناند. یک اصطلاح شیوه هرگز نمی‌تواند نام یک جرثقیل باشد.

ث. اگر صورت سؤال می‌گوید «به‌ترتیب»، نیمی از نمره در ترتیب است، نه در خود واقعیت‌ها. واژهٔ جهت — «از راست به چپ» یا «از چپ به راست» — را پیش از نگاه‌کردن به مقادیر بخوان، سپس در دو گام کار کن: نخست جفت درست را انتخاب کن، که معمولاً گزینه‌ها را نصف می‌کند، آنگاه بگذار واژهٔ جهت بازمانده را برگزیند. وقتی دو گزینه همان دو مقدار را با ترتیب معکوس دارند، این امضای پرسشی است که یک واقعیتِ به‌یادسپرده به‌علاوهٔ یک قاعدهٔ ترتیب را می‌سنجد.

ج. از نمرهٔ منفی به سود خود بهره ببر. نخست بر پایهٔ مقوله حذف کن — گزینه‌ای که اساساً به چارچوب دیگری تعلق دارد (یک ماشین که به‌جای یک عملیات ارائه شده، یک جامد که برای بار مایع پیشنهاد شده، یک وزن ناخالص که به‌جای تاره آمده) حذف رایگان است — سپس دو گزینهٔ بازمانده را بر سر تنها کلیدواژهٔ کاشته‌شده تفکیک کن.

۵. مثال کوچک حل‌شده

یک کشتی بار عمومی در دو بندر بارگیری می‌کند.

(i) فضا مقیدکننده است یا وزن؟ یک انبار ظرفیت عدل‌بندی ۱۲٬۰۰۰ مترمکعب دارد و ۸٬۰۰۰ تن ظرفیت حمل بار برای آن در دسترس است.

برنج کیسه‌ای، ضریب چیدمان $SF = 1.5$ m³/t، فضای هدررفته $b = 10\%$:

$W = \frac{12{,}000 \times \left(1 - 0.10\right)}{1.5} = \frac{10{,}800}{1.5} = 7{,}200 \text{ t}$

فضا در ۷٬۲۰۰ تن مقید می‌کند، پایین‌تر از ۸٬۰۰۰ تن وزن مرده: انبار پیش از آنکه کشتی به علائم بارگیری برسد پر می‌شود و ۸۰۰ تن ظرفیت حمل هدر می‌رود.

همان برنج به‌صورت فله، $SF = 1.25$ m³/t، $b = 2\%$ (بار روان تقریباً چیزی هدر نمی‌دهد):

$W = \frac{12{,}000 \times 0.98}{1.25} = \frac{11{,}760}{1.25} = 9{,}408 \text{ t}$

حالا وزن در ۸٬۰۰۰ تن مقید می‌کند. کل درس در همین مقایسه است: همان کالا، صرفاً کیسه‌ای به‌جای فله، به‌ازای هر تن حجم بیشتری اشغال می‌کند و می‌تواند یک کشتی محدودشده به وزن را به کشتی محدودشده به فضا بدل کند.

(ii) یک کانتینر در همان چیدمان. پلاک درب می‌گوید MAX GROSS 30,480 kg، TARE 2,250 kg. بیشینهٔ باری که این کانتینر می‌تواند در خود جای دهد برابر است با

$W_{\text{payload}}^{\max} = 30{,}480 - 2{,}250 = 28{,}230 \text{ kg}$

کانتینر پرشده روی باسکول عدد ۲۴٬۶۰۰ کیلوگرم را نشان می‌دهد. این عدد همان VGM است — یعنی کل کانتینر پرشده. بارِ داخل آن برابر است با

$W_{\text{payload}} = 24{,}600 - 2{,}250 = 22{,}350 \text{ kg} \;\le\; 28{,}230 \text{ kg} \quad \checkmark$

(iii) یک قطعهٔ تفکیک‌ناپذیر. ترانسفورماتوری به وزن ۹۰ تن باید بارگیری شود؛ دو جرثقیل عرشه $SWL_1 = SWL_2 = 60$ t دارند، تیر بالابر و اسلینگ‌ها ۴ تن وزن دارند، و برنامهٔ بلندکردن ظرفیت هر جرثقیل را ۲۰ درصد کاهش می‌دهد، پس $k = 0.8$:

$90 + 4 = 94 \;\le\; 0.8 \left(60 + 60\right) = 96 \text{ t} \quad \checkmark$

این قطعه از توان هر جرثقیل به‌تنهایی فراتر است (۹۴ > ۶۰) اما درون توان کاهش‌یافتهٔ جفت آن‌ها جای می‌گیرد، پس یک بلندکردن دوگانه است — برنامه‌ریزی‌شده، هماهنگ و تحت نظارت، نه صرفاً «دو جرثقیل با هم».

(iv) واقعاً چقدر بارگیری شد؟ یک سنجش آبخور پیش و پس از عملیات جابه‌جایی‌های ۱۲٬۴۰۰ تن و ۲۰٬۱۰۰ تن می‌دهد؛ سوخت و بالاست میان دو سنجش ۱۵۰ تن افزایش یافته است:

$W_{\text{cargo}} = \left(20{,}100 - 12{,}400\right) - 150 = 7{,}550 \text{ t}$

۶. اشتباه نشود با…

(الف) واژه‌های وزن — پرتکرارترین خانواده‌ای که در این زیرآزمون جابه‌جا می‌شود.

(ب) واژه‌های فضا.

(پ) واژه‌های بالابری — غنی‌ترین منبع گزینه‌های انحرافی.

(ت) رژیم‌های دمایی.

(ث) متعلقات و جداسازی‌هایی که شبیه هم به نظر می‌رسند.

(ج) عرق‌زدگی — جفتی که هر پرسش تهویه را تعیین می‌کند.

نکتهٔ کنکوری: چهار معیار تفکیک، تقریباً هر پرسش بار را حل می‌کند. (۱) تاره یعنی خالی از بار، هرگز خالی از تجهیزات — نخست گزینه‌ها را بر سر «پر/خالی» و سپس بر سر «با/بدون تجهیزات» تقسیم کن و بر وزن ناخالص = وزن تاره + وزن بار لنگر بینداز. (۲) اصطلاحی که یک شیوه را توصیف می‌کند نام یک عملیات است، نه یک ماشین: دوگانه (tandem) = دو دستگاه روی یک قطعهٔ سنگین، جامبو = یک دستگاه بزرگ‌مقیاس، دکل‌های جفت‌شده (union purchase) = دو دکل جفت‌شده برای سرعت روی بار سبک، دوقلو (twin lift) = یک دستگاه روی دو کانتینر. (۳) در هر پرسش «کدام بار به کدام شرایط نیاز دارد»، نخست به حالت مادّه (مایع در تانک در برابر جامد در انبار) و سپس به جهت تیمار (گرمایش / سرمایش / تهویه) پاسخ بده — بارهایی که گرم می‌شوند همان مایعات سیاه، غلیظ و با نقطهٔ ریزش بالایند (قیر، قطران، کرئوزوت، ملاس، روغن پالم)، بارهایی که سرد می‌شوند کالاهای فاسدشدنی و گازهای مایع‌اند، و بارهایی که تهویه می‌شوند بارهای فلهٔ خشکِ منتشرکنندهٔ گاز و رطوبت‌اند. (۴) وقتی «به‌ترتیب» را دیدی، واژهٔ جهت را پیش از اعداد بخوان: دو گزینه با همان جفت مقادیر به‌صورت معکوس یعنی آنچه سنجیده می‌شود قاعدهٔ ترتیب است، نه خود واقعیت.