船舶下水氣囊的安全性能

船舶下水氣囊的安全性能

船舶下水氣囊的發(fā)展：

船用氣囊下水是在理論體系建立的同時并應用于實踐的發(fā)展，使船舶利用氣囊下水的技術更加完善，被更多的船東所接受。

船用氣囊下水是一種具有我國自主知識產(chǎn)權的創(chuàng)新產(chǎn)品，目前廣泛用應于船舶上下水，大型重物的起重搬運，打撈沉船，擱淺施救等。具有投資少、見效快、安全可靠的特點。船用氣囊的應用受場地限制少，無需大型的機械設備，因此能夠縮短工程周期、節(jié)省大量資金。經(jīng)過二十多年的發(fā)展實踐，證明這種產(chǎn)品具有安全高效、綠色環(huán)保、機動靈活等特點。船舶以起重氣囊和滾動氣囊為主要工具，將船舶承托在氣囊上，從修造場地移入水域或從水域遷移上岸，利用氣囊的低充氣壓力、大承載面積以及大變形后仍容易滾動的特點，先用起重氣囊將船舶從墩木上抬起，擱置于滾動氣囊上，然后通過鋼纜牽引和氣囊的滾動，使船舶緩慢的滑入水中。船用氣囊標準：

船用氣囊的生產(chǎn)和應用主要參照兩個行業(yè)標準來執(zhí)行：CB/T3795《船舶上排、下水用氣囊》、CB/T3837《船舶用氣囊上排、下水工藝要求》。

國防科工委制定的《船舶生產(chǎn)企業(yè)生產(chǎn)條件基本要求及評價方法》中，首次將氣囊作為一種認可的下水方式列入其中，并規(guī)定二級Ⅰ類企業(yè)允許采用氣囊下水方式，同時對采用氣囊下水的設施設備也提出了相應的要求。利用氣囊下水需要考慮的三個因素：第一：根據(jù)計算出的牽引力大小選擇絞車

船舶氣囊下水之初，首先要將船艏與地牛拉住，即使在坡度很小的坡道上下水，為了防止意外事故也要把船先拉住。根據(jù)計算出的牽引力大小選擇絞車；脫鉤器；動、定滑輪組；卸扣；前端動滑輪組與船體和后端定滑輪組與地牛連接的大繩規(guī)格和數(shù)量；緊緊將其連接住。第二：船舶下水的坡道

一般一、二萬噸船舶要求承壓能力在大于0.18MPa；三、四萬噸船舶要求滑道的承壓能力大于0.20MPa,五六萬噸船舶要求滑道承壓能力大于0.22MPa.坡道必須有足夠的承壓能力，標準要求達到氣囊內壓的兩倍以上，坡道如果承壓能力不足，坡道就會被壓塌，壓裂。201*年已出現(xiàn)這種情況，后面的氣囊滾到裂縫時，此處裂縫會像刀刃一樣，將氣囊割破。而發(fā)生事故，所以今后萬噸以上船舶下水坡道應該有正規(guī)設計計算，其承壓力應該達到要求，于是一般要打灌注樁基礎和鋼筋混凝土水泥的坡道。

第三：船舶底部的形狀

從氣囊下水的角度來看，我們關心的主要是船底的形狀。如船的標稱型寬為B，而實際可利用的船底平直部分寬度則為BC，這一點在計算氣囊承載面積時要加以注意。

船底越平坦，對氣囊下水越有利。一般貨船的船底大部分是平底，有利于氣囊的布置。

但首尾和舭部有線型。典型的貨船橫剖面形狀，在船底板與船側板交接處一般用圓弧過渡，稱為“圓舭”。有些船為了減小橫搖，在舭部設置“舭龍骨”。圓舭減少了船底可利用的平直部分寬度。船舶用氣囊安全上排要求：從開始向舶部船底填人氣囊處起的坡道就應具有一定的承壓能力，其承壓強度應大于氣囊工作2倍。水口以下坡度應大于船舶實際龍骨坡度，使船體艇部不會觸及河底。

在貨物應全部卸完，壓載水盡量抽空，并盡量減輕其他重量。對海生物較厚的船舶，應采取適當措施(例如使用加厚的氣囊)，以防止刺破氣囊。了解船舶主尺度、線型及有關性能，根據(jù)船舶躺艦吃水，用邦氏曲線計算出船舶排水量和重心位置。

選擇承壓能力較大的氣囊，提高充氣壓力，有利于抬起脂部，關于船用氣囊生產(chǎn)商青島永泰船用氣囊護舷廠主要產(chǎn)品和業(yè)務包括：

船舶上下水用新型整體纏繞高強度起重載動氣囊，充氣橡膠護舷（靠球），實心聚氨脂漂浮護舷（靠球）、游艇專用碰墊(yachtfenders)、大型海洋浮漂(buoy)，并進行船舶氣囊下水和上排、大型構物搬運、船舶水下打撈擱淺施救等工程承包。青島永泰船舶下水氣囊廣泛用應于船舶上下水，大型重物的起重搬運，打撈沉船，擱淺施救等。具有投資少、見效快、安全可靠的特點。

具有承載能力高，具有高度抗揉壓的能力，端部抗暴設計新結構，優(yōu)化的結構布局，耐久的抗老化能力和耐磨特性，更高的柔韌性和吸震能力。

青島永泰公司生產(chǎn)的船舶下水氣囊,直徑從０．8－２．5米,長度從４－22米．有四層簾布，五層簾布,六層簾布,七層簾布。

永泰氣囊結構合理，選材優(yōu)質，做工精良，承載能力高，安全可靠，每一只氣囊出廠前必須經(jīng)過嚴格檢測，杜絕不合格產(chǎn)品出廠；另外在制作工藝上大大提高了氣囊的承壓、沖壓、擠壓強度，具備較強的緩沖力及使用壽命長等優(yōu)點，極大的提高了緩沖性能，解決了普通氣囊易被船底切割的缺陷，使其承壓性更加優(yōu)良。大型船舶應用船用氣囊下水

青島永泰船用氣囊依據(jù)其創(chuàng)新的技術,設計生產(chǎn)了新型整體纏繞高強度船用下水氣囊，從而為大型船舶的氣囊下水工藝提供了最有效的保障。實踐證明，隨著高強度起重載動氣囊的應用以及新型氣囊問世、船臺和下水坡道的設計成功，5萬噸級以上船舶用氣囊下水是完全可行的，但必須采取相關的安全保障措施：應該精心設計船舶氣囊下水的船臺和折角型下水坡道；根據(jù)船舶重量，重心位置，船底線型，下水坡道坡度，水位高低等等進行氣囊下水計算；對每只氣囊在滾動的每一個行程，尤其是在船舶產(chǎn)生艉落和艉上浮時的內壓和內應力應有計算依據(jù)。自身優(yōu)勢：船用氣囊充氣橡膠氣囊技術優(yōu)勢永泰”高強度整體纏繞氣囊采用專利的整體纏繞技術生產(chǎn)，其整體性能遠遠高于搭接式氣囊，和國家行業(yè)標準CB-T3795的規(guī)定。生產(chǎn)優(yōu)勢“永泰”的生產(chǎn)團隊已行了較為成熟的生產(chǎn)管理體系，該生產(chǎn)管理體系根據(jù)不同的工種及生產(chǎn)階段，細化個崗位，便于考核、管理，崗位的細化充分保證了生產(chǎn)質量、生產(chǎn)效率的提高，同時進行月度考核、季度評比、年終總結。質量優(yōu)勢

“永泰”裝備了行業(yè)內最齊全的原材料檢測設備、生產(chǎn)設備、成品檢驗設備。率先通過了ISO9001：201*國際質量管理體系認證，同時得到英國UKAS質量管理體系認證。同時產(chǎn)品通過軍用標準GJB9001-201*質量體系認證；中國海軍、中海油入庫供應商；中國船舶工業(yè)聯(lián)營企業(yè)。我公司產(chǎn)品由中國人民保險公司（PICC）承保。服務優(yōu)勢

“永泰”擁有多年的生產(chǎn)銷售經(jīng)驗，遵循用心感動客戶的服務理念向國內外用戶提供專業(yè)、及時的售后服務�！坝捞�”對所售氣囊施行定時追蹤服務，提供免費的上門維護保養(yǎng)服務�！坝捞�”的售后服務能力在中國業(yè)務一直享有良好的聲譽并積累的豐富的經(jīng)驗價格優(yōu)勢

“永泰”的原材料全部采購于較近的有戰(zhàn)略合作關系的生產(chǎn)商，從而大大減少了原料成本和運輸物流成本�！坝捞�”裝備有最齊全的生產(chǎn)設備，從而避免的外出加工帶來的額外成本的劣勢。同時，基于我們經(jīng)驗豐富的管理體系和生產(chǎn)技術，大大減少了額外成本的產(chǎn)生。“永泰”產(chǎn)品一定會是“物超所值”！船用氣囊下水新聞：船舶下水氣囊技術：-qd.com

擴展閱讀：船舶氣囊下水工藝的應用論文

目錄

目錄..............................................................I摘要.............................................................IIAbstract.........................................................IIIII1引言.............................................................42船舶氣囊下水工藝的力學計算.......................................52.1摩擦力的計算.................................................52.2牽引力的計算.................................................62.3滾動氣囊數(shù)量的計算...........................................72.4滾動氣囊的布置間距...........................................72.5船舶下水的制動力.............................................83船舶氣囊下水的主要操作流程.......................................84船舶氣囊的選用...................................................95氣囊的安全性問題及對策..........................................105.1調整氣囊初始壓力P0提高氣囊工作安全性........................105.2科學排布氣囊，改善氣囊承載條件..............................115.3船體結構的安全性............................................115.4氣囊下水的安全標準..........................................12結論與展望.........................................................13致謝.............................................錯誤！未定義書簽。參考文獻........................................錯誤！未定義書簽。

I

摘要

氣囊下水是一項我國創(chuàng)新的船舶下水新工藝，它的廣泛應用已引發(fā)改變或正在改進造船的傳統(tǒng)模式。由此一批新建和改造后的采用氣囊下水船臺的中小型船廠迅速崛起。本文概括性的闡述了氣囊下水技術的歷史演變過程、相關概念和理論發(fā)展過程、安全的問題和發(fā)展趨勢。較為詳細列出了下水過程中相關的力學計算公式和安全措施。運用理論計算以及試驗測試相結合的方法，證明氣囊下水技術有利于中小型造船企業(yè)的發(fā)展，并存在向大型船舶和大型船廠發(fā)展的趨勢。

關鍵詞：氣囊下水；中小型船廠；船舶下水；安全性

II

Abstract

Theairbaglaunchingisanewtechnologyofshiplaunchingwhichourcountryinnovates,itswidespreadapplicationhascausedorischangingthetraditionalpatternoftheshipbuilding.Onebatchofnewandreconstructivesmallandmedium-sizedshipyardshipyardriserapidlybecausetheyuseairbaglaunchingberth,andbecomethenewbloodofthecivilian-runshipbuildingcompany.Thispaperdescribetheairbaglaunchingsynopticallyintheevolutionprocessofhistorical,therelatedconceptsandthethetheory,safetyproblemsandthedevelopmenttrend.What’smorethearticlelisttherelatedcalculationformulaandmechanicalsafetymeasuresdetailly.Usingthetheoreticalcalculationandtestmethodprovefullythattheairbaglaunchingtechnologyisfitforthepresentsituationofthesmallandmedium-sizedshipbuildingsandexistthedevelopmenttrendtolarge-sizedshipbuilderslargeships.

Keywords:Airbaglaunching,Small-mediumsizedshipbuilders,Shippingwater,

safety,

III1引言

隨著中國造船業(yè)的蓬勃發(fā)展，大批中小型造船企業(yè)在中國沿海沿江地區(qū)建立起來。在船廠建設總投資額中，用于建造船臺的費用的比例相對較高，且每個船臺都需要配備有專用的下水裝置，這就給資本原本就不夠雄厚的中小企業(yè)帶來很大的經(jīng)濟負擔。為了節(jié)約成本，縮短建設周期，原本的傳統(tǒng)下水方式需要得到改變。在此背景下，船舶氣囊下水工藝成了新的選擇。

隨著所載重船舶噸位的不斷增大，氣囊下水技術的不斷成熟過程分為初創(chuàng)階段或小型船舶試用階段、向中型船舶推廣階段和逐步向大型船舶推廣等三個階段。2O世紀80年代，國內一些內河船廠已經(jīng)采用了船舶氣囊下水新技術，使得這項簡易、經(jīng)濟，并能適用于不同船舶建造模式下水技術得到一些推廣。但是船舶氣囊下水的推廣工作在剛開始的一段時間開展的并不順利。由于受到氣囊結構和強度的制約，這項新技術當時只能應用在自重500噸以下的小型船舶上。直至上世紀90年代初,由于高強度尼龍橡膠氣囊整體成型的技術難關被攻克，新型氣囊的爆破壓力被從原來的0.49MPa成功提高到了1.11MPa。這種新型氣囊的投放市場引發(fā)了新一輪船舶氣囊下水技術的推廣潮，其發(fā)展方向也從原來的小型船舶轉向中型船以及海洋船和工程船。1995年10月，湖北的浠水船廠應用氣囊將一艘載重8，000噸的甲板駁船成功送下水。這次下水重量達到1200t，首次突破了1000t大關。這標志著氣囊下水技術已經(jīng)應用于中型船領域。

進入21世紀以來，大量的造船訂單涌入我國民企，使得我國的民營造船企業(yè)得到新一輪擴張。中小型船廠強烈需要擁有更大造船能力以適應企業(yè)的發(fā)展，這也加快了氣囊下水這一新技術向大型船舶發(fā)展的步伐。201*年8月3日，浙江三門健跳船廠建造的載重55000t的散貨船“VICTORIAI”號下水，該船長190m，寬32．26m，下水時重量達到1201*t。這標志著船舶氣囊下水技術的承載重量成功突破了萬噸大關，成為實際意義上的可以應用于大型船舶的下水新技術。在當今中小型船廠迅速崛起的環(huán)境下研究氣囊下水技術的應用問題，對造船業(yè)的發(fā)展以及下水方式的改進有著十分重要的意義。本文就這一方面的問題做一探討。

2船舶氣囊下水工藝的力學計算

2.1摩擦力的計算

滾動摩擦機理是計算滾動摩擦力的理論基礎，主要表現(xiàn)在四個方面：微觀滑動、彈性滯后、塑性變形和粘著效應。通常情況是幾種機理同時影響著滾動摩擦發(fā)生的整個過程，這也就使?jié)L動摩擦與滑動摩擦定律之間出現(xiàn)了差異，因此我們說滾動摩擦系數(shù)并非一個常數(shù)，它隨著滾動物體的物理參數(shù)和接觸物體的材料性質等客觀條件的改變而變化。因此一些相關知識書籍中所羅列的滾動摩擦系數(shù)在實際應用中因客觀條件不同會存在很大的差異。當對船舶進行氣囊下水時，為了便于研究與計算，我們將氣囊作為彈性圓柱體，近似認為地面和船底平面都為剛體。在運動過程中，由于壓縮應力與剪切應力對氣囊的共同作用使其產(chǎn)生了彈性變形。于是出現(xiàn)了一個由于彈性形變然后又恢復（或部分恢復）原狀的過程，這中間產(chǎn)生被消耗用于克服橡膠內摩擦力的能量損失，也是組成滾動摩擦阻力的主要因素，我們定義其為彈性滯后損失。由于這種現(xiàn)象的存在，通常用彈性圓柱體所做的功φ1與彈性滯后系數(shù)Λr的乘積Λrφ1來表示氣囊滾動時消耗功與復原功之差即滾動摩擦力Fm。

FmΛrφ1（1）據(jù)試驗資料分析顯示，在剛性圓柱體沿著彈性面滾動時，由于接觸區(qū)前部的壓力作用會引起的力矩M：

M∫b0XP（X）dx2Nb/3錯誤！未找到引用源。（2）

式中，N為圓柱體全長所承受的載荷；

b為接觸面的1/2寬度。則：

φ1M/R2Nb/3πR（3）將式（3）代入式（1）可得：

Fm2ΛrNb/3πR（4）又因滾動摩擦系數(shù)Fm/N則：Λr2b/3πR,（5）其中，Λr為彈性滯后損失系數(shù)；

b為氣囊的接觸面的1/2寬；R為氣囊的半徑。

通常情況下Λr≈3.3a，a表示在單軸拉伸壓縮試驗中材料的滯后損失系數(shù)。依照此式，對橡膠的單軸拉伸試驗得：a8％，因此可得，Λr0.264；

則：0.056b/R（6）根據(jù)力學的模型（見圖2-1）。

圖2-1滾動摩擦力學模型圖

可得：Fm2N/d（7）式中：為滾動摩擦系數(shù)；

N為氣囊承載；d為氣囊直徑。

所以船廠在設計船臺坡度的時候，通常會考慮到船舶噸位越大，由坡度產(chǎn)生的下滑力也會隨之增大。太大的下滑力會使船舶下水速度過快，不利于施工人員操作而且增大了安全隱患，因此為了控制船舶下水時的牽引力，在設計大船的下水船臺時一般選用較小的坡度。對于采用氣囊下水的船舶，摩擦力起到的是阻止船舶下滑的作用。如果根據(jù)船臺坡度計算的船體下滑力小于摩擦力，船舶將無法完成順利下滑。因此，對于船舶下水，摩擦力的計算主要用于估算船舶是否能自動下滑。

2.2牽引力的計算

因為船體船臺存在坡度，船體重量在其作用下分解為重力和下滑力Fx,Fx=Qsinα（8）式中；Q為船體的下水重量；

α為船臺坡度；

當Fx＞Fm時,船舶可以自動下滑。

一般情況下，為了減小牽引纜車所需的牽引力，施工人員會將牽引鋼絲與滑輪組配合。如果單獨使用牽引纜車作業(yè)，則可用下面計算公式；

Fq=Fx/kn（9）式中；Fq為牽引纜車牽引力；

k為裕度系數(shù)，通常取值為0.75～0.85；n為滑輪組之間的鋼絲纜繩根數(shù)；Fx為船體下滑力。

2.3滾動氣囊數(shù)量的計算

滾動氣囊數(shù)量的選取主要取決于船體自身的重量和囊體與船底縱腫剖面處接觸的累計長度。對于一般船型，根據(jù)式（10）計算可得

N=K1Q/（RL1）（10）式中:N為滾動氣囊數(shù)量；

K1為系數(shù),K1=1.1～1.3；Q為船舶自身的下水重量；

R為氣囊允許的承載能力，可按產(chǎn)品參數(shù)選�。籐1為氣囊囊體與船底縱腫剖面處接觸的累計長度。

2.4滾動氣囊的布置間距

船舶氣囊的布置間距對下水過程有著很大的影響，因此設計的滾動氣囊之間的中心距應至少滿足兩個條件:船舶結構強度、避免滾動氣囊壓疊在一起。其間距的控制可根據(jù)式(11)和式(12)來計算完成。

L/（N-1）≤6（11）L/（N-1）≥πD2+0.5（12）式中:L為船舶底部適合墊氣囊部分的長度；

N為氣囊的數(shù)量，可根據(jù)式（10）算得；D為滾動氣囊的囊體公式直徑。

2.5船舶下水的制動力

船舶在下滑過程中，隨著船舶的移動，要不斷添加和搬動船底部的氣囊，因此要求滑動中的船能夠及時停下來，這就需要使用牽引纜車來制動下滑的船舶。其制動力的大小取決于制動時間T，一般取T=2～5秒。

Fz=QV/T（13）式中:Q為船舶下水重量；

V為移船速度；T為絞車制動時間。

由于絞車的制動時間很難有精確的計算數(shù)值，所以s取的越小，制動力Fz較大，牽引系統(tǒng)較安全。從公式（13）可以看到，在船舶下水過程中，船舶下滑速度越慢越安全。停船時的制動時間越長，牽引系統(tǒng)受力越小。所以在設計中要盡量使船放慢下滑速度，減小制動時間。如果牽引鋼索與船體基線存在較大的夾角，應該把因夾角產(chǎn)生的影響提前考慮，并適時調整角度。

3船舶氣囊下水的主要操作流程

經(jīng)過多年的時間與探索，我國氣囊下水的工藝流程以漸趨成熟，為今后的推廣與應用提供了保障。其主要流程包括：

（1)根據(jù)計算數(shù)據(jù),準備好必備機械及器材，如滾動氣囊、起重氣囊、牽引絞車等，并檢查完畢。氣囊使用前應通過1.25倍的許用壓力的空載充氣檢驗,發(fā)現(xiàn)漏氣現(xiàn)象應及時修補或更換，然后再投入應用,并編制詳細的下水工藝流程。

（2)及時清除船臺及周邊場地上的一切雜物和有可能影響氣囊滾動的障礙物，以免造成氣囊滾動過程中受到不必要的破損。用繩索系住絞車動滑輪組，并將系船繩索從船艏部引入船體內部,捆綁在強力構件上，以保證在牽引時不會因受力過大而出現(xiàn)船體損壞，或其他突發(fā)情況。

（3)根據(jù)計算結果要求的間距填入滾動氣囊,對氣囊充氣后使船舶重量全部承壓于滾動氣囊上，并及時將船底的礅木拆除。要注意的是，所有氣囊應對準船體中心排列。滾動氣囊的囊頭須伸出舷側，但是伸出部分不宜過長。

（4)及時根據(jù)船舶運動情況調整各位置氣囊的內壓,使船整個底部保持在

適宜的高度,以保證船舶在移動過程中不與地面發(fā)生碰觸。同時為了人員安全，操作人員必須站在氣囊嘴的側面作業(yè)。完成以上工作后，啟動牽引車,放出鋼絲繩,使船舶借助下滑力的作用滾動氣囊。當最上面的一只氣囊脫離船底后,立即將其移到艉部,并按照要求的排放間距順次排放。重復上述過程,直至船尾進入水中再無法置入氣囊。

（5)及時撤離危險區(qū)的所有人員,以免造成不必要的人身傷害。當水深等條件達到要求時,砍斷纜繩,使船舶自由滑入水中。如果水面較窄,無法滿足快速下水的條件,可仍按原有的速度下水。在船舶拖靠碼頭后回收所有氣囊。

4船舶氣囊的選用

氣囊作為船舶采用氣囊下水工藝的最重要的工具，對其選用除了要根據(jù)力學計算公式提供的數(shù)據(jù)，還要綜合考慮到船臺地質的差別。例如，地質較硬的船臺可以選用高壓氣囊，從而使氣囊有較大的承重能力。同時船舶的寬度也可以作為選擇氣囊長度的依據(jù)。氣囊直徑的選則可以參考下水船舶當前船底與船臺平面之間的間距。值得注意的是，選定氣囊規(guī)格后應根據(jù)該氣囊的參數(shù)重新進行計算核對。氣囊的規(guī)格參數(shù)見表4-1。

表4-1船用下水氣囊的主要技術參數(shù)表

種類直徑m0.811.21.51.80.811.21.51.82壓強Mpa0.130.10.090.080.070.260.20.180.160.140.14工作高度m0.20.20.20.20.20.20.20.20.20.20.2載重量t/m12121416.518242528333640壓強Mpa0.110.090.080.060.050.220.180.160.120.10.1工作高度m0.40.50.60.70.80.40.50.60.70.80.9載重量t/m777.57.58141415151617中壓氣囊高壓氣囊

5氣囊的安全性問題及對策

船舶氣囊下水的事故主要包括三個方面，即氣囊爆裂引起的下水事故；下水過程中船體結構的損傷；下水船舶對環(huán)境的破壞。在船舶氣囊下水發(fā)生的所有事故中，因下水時氣囊爆裂而造成的下水事故占較大比例，尤其是在采用前幾代老式氣囊時期。在下水過程中，氣囊在船底下的運動其實并不是簡單的滾動。氣囊在船底下承受船體的重量，它的運動受到船底和地面的雙重制約。而且氣囊在長度方向不能使恢復平衡狀態(tài)的速度達到一致時，氣囊就會發(fā)生扭轉變形，一般我們用揉壓運動來描述這種同時受到擠壓和扭轉的復合變形現(xiàn)象。當氣囊產(chǎn)生揉壓運動時，氣囊的局部囊壁就會產(chǎn)生皺褶，而在皺褶處，由于應力集中，囊壁中的多層纖維極易產(chǎn)生分層，從而導致增強纖維折斷或撕裂，甚至產(chǎn)生整個氣囊爆裂的后果。氣囊的安全問題仍然是下水安全的關鍵因素，必須科學、正確地操作才能充分發(fā)揮氣囊的工作潛力，提高下水安全性。

5.1調整氣囊初始壓力P0提高氣囊工作安全性

氣囊的初始壓力P。對氣囊的承載狀態(tài)、安全系數(shù)有著重大影響。我們通過對5艘2萬噸級船舶的氣囊下水進行測試，來進一步說明其重要性。工作壓力大于200MPa的氣囊對應的初始壓力如表5-1所示。

表5-1試驗氣囊工作主要參數(shù)表

船名氣囊號P0(kpa)P1s(kpa)P1M(kpa)HS(cm)Hmin(cm)實船4A86792201*0550～63右57710620552～65.5實船1右67611020952～65.5左G7511420353.1～61.59779722710748.4～58實船512578320311045.7～55Ps、Hs分別為氣囊在船舶下水前保持靜態(tài)時的內壓和工作高度；P1M、Hmin分別為氣囊在下水過程中的最大內壓和最低工作高度。

根據(jù)試驗統(tǒng)計可見，這些氣囊在下水前的工作高度H值都保持在1m以上，P0大部分超過60kPa，而在承載力最大的區(qū)域，氣囊的最低工作高度H均為0.5m左右，因而，有進一步放氣降壓和降低工作高度的可能和需要。實驗表明將P0調整到適

當?shù)偷乃�平是實際可行的，是提高氣囊安全性的有效措施。

5.2科學排布氣囊，改善氣囊承載條件

由于船舶沿船長方向的重量分布是不均勻的，目前建造的散貨船、油船、集裝箱船等大型船舶基本上都屬于艉機型船，重心位于舯部偏后，因此在保持下水狀態(tài)時船艉部分重量較大。在實際操作中，對應船舶重量的分布情況，氣囊排布密度也該相應的有疏有密。

對氣囊平均間距，一般可用式(14)和式(15)來校核。錯(14)

LπD0.4N12誤！未找到引用源。

錯誤！未找到引用源。

(15)

式中：L為船底擺放氣囊的實際長度；

N為滾動氣囊(不含接續(xù)氣囊)的數(shù)量；D為滾動氣囊的囊體公稱直徑。

5.3船體結構的安全性

與船舶縱向滑道下水相似，氣囊下水時同樣也會有出現(xiàn)船體結構損傷現(xiàn)象。為了盡可能減小損傷程度，對萬噸級以上的大型船舶在下水前必須進行下水計算。經(jīng)過多年探索，專業(yè)工程人員已編制出了專門的船舶氣囊下水計算軟件。對下水前的工藝設計中要求進行的各項計算，該軟件可以方便、快捷地完成，并準確判斷出在給定的條件、環(huán)境下船體是否會發(fā)生結構損傷。此方法是通過將船體視為剛體，氣囊作為非線性彈簧，建立力學平衡方程，求解方程獲得船舶姿態(tài)。然后根據(jù)氣囊高度計算出氣囊對船體的支持力，并換算為作用于船底板格上均布力，按照剛性板理論，用式(16)計算船底板的應力。

縱骨邊橫向應力近似公式：

pS5000(16)

L100t2式中P為氣囊作用在相應肋位的荷載；

L為氣囊長度；Z為肋板間距；S為縱骨間距；T為船底板厚。

計算結果與實測數(shù)據(jù)作比較(見表5-2)，得出結論，氣囊所受壓力值與高度值成反比，即氣囊所受到的壓力最大的時其高度值最低，與實際情況相符合。而且從表中可以看出計算得到的氣囊壓力最大值略大于實測結果，這說明氣囊計算程序還有少量的安全儲備，利于施工安全。由于靜水力計算時沒有將慣性力的作用考慮在內，所以在船體重心越過船臺端點時，轉動慣性力會很大，靜水力計算不能較好地描述船體此時所處姿態(tài)，但可以鎖定氣囊下水時比較危險的部位，以利于作業(yè)人員提前準備。

表5-2計算結果與實測數(shù)據(jù)作比較表

船名實船1實船2實船3實船4實船5中心位置Fr818610410485最大氣囊壓力Mpa0.1870.210.1950.201*.228發(fā)生肋位10388969498最大氣囊壓力Mpa0.1770.2220.2270.2460.214下水危險區(qū)域Fr90--10090--11195--12095--12085--110相對誤差%-0.52.8815.52.6

5.4氣囊下水的安全標準

氣囊下水的安全性與眾多因素有關，通過大量的理論和實驗研究，訂立了寬闊水域的氣囊下水安全標準，為下水安全提供更完善的保障。第一，萬噸級船臺氣囊下水應經(jīng)過理論計算，操作應遵循萬噸級船臺氣囊下水工藝規(guī)程(草案)；第二，氣囊的最小間距一般不小于公式(15)要求的值；第三，氣囊被壓縮后的最低高度不得小于25mm；第四，氣囊的瞬時最大壓力不得超過氣囊極限承載力的一半；第五，可采用公式(16)近似計算船底板應力，瞬時應力不得超過船底板屈服極限的1.2倍。

結論與展望

（1）結論

信工部發(fā)的統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示201*年全國造船完工量、新承接船舶訂單量、手持船舶訂單三大指標均超過韓國，成為世界造船第一大國。這意味著下水船舶的數(shù)量巨大，而原有的下水設備及技術成本太高，建設周期長，下水工藝的改革顯得日益緊迫。本文通過研究船舶氣囊下水的發(fā)展，力學計算理論和安全問題可以

得出以下結論：

1．氣囊下水工藝的理論研究與技術水平已漸趨成熟，工程技術人員對下水過程進行科學的計算，編制完善的下水工藝，使船舶下水的安全性得到很大的提高。

2．氣囊下水技術是一項低成本、低耗能、無污染、高效率的新型船舶下水技術且具有強大的生命力和發(fā)展空間。只要有適合的船臺，以及正確的操作工藝流程，通過技術創(chuàng)新，提高氣囊承載力，下水船舶的噸位還可以有較大幅度的提高。（2）展望

1．科研人員進一步深入進行理論研究；

同日益發(fā)展的船舶氣囊下水行業(yè)相比，氣囊下水的理論研究隊伍還顯得有些單薄。隨著船舶采用氣囊下水向更高目標邁進，理論研究落后于實踐的問題逐漸顯現(xiàn)出來，這項我國自主創(chuàng)新的技術還有一些理論問題有待我們去探索。

2.下水前進行船舶下水前的可行性論證；

隨著氣囊下水船舶噸位的不斷增大，下水過程中的不確定因素也隨之增加。船舶氣囊下水前，必須進行可行性論證，并制訂出應急預案，以確保下水安全。

3.社會各方面能夠加強對船舶氣囊下水這一行業(yè)的宏觀指導；

船舶氣囊下水作為一個新興產(chǎn)業(yè)，在發(fā)展過程中，必然會遇到各種的問題和困難，單靠某一個企業(yè)或單位去解決，人力、財力有限，需要行業(yè)主管部門的支持并在現(xiàn)在基礎上進一步加強宏觀指導，以全行業(yè)的力量去共同研究探索，以期取得更好的成效。

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