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(shí)并應(yīng)用于實(shí)踐的發(fā)展，使船舶利用氣囊下水的技術(shù)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(quán)的創(chuàng)新產(chǎn)品，目前廣泛用應(yīng)于船舶上下水，大型重物的起重搬運(yùn)，打撈沉船，擱淺施救等。具有投資少、見效快、安全可靠的特點(diǎn)。船用氣囊的應(yīng)用受場地限制少，無需大型的機(jī)械設(shè)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(shí)踐，證明這種產(chǎn)品具有安全高效、綠色環(huán)保、機(jī)動靈活等特點(diǎn)。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(diǎn)，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(biāo)準(zhǔn)：

船用氣囊的生產(chǎn)和應(yīng)用主要參照兩個(gè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)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(jià)方法》中，首次將氣囊作為一種認(rèn)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(shí)對采用氣囊下水的設(shè)施設(shè)備也提出了相應(yīng)的要求。利用氣囊下水需要考慮的三個(gè)因素：第一：根據(jù)計(jì)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(jì)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(biāo)準(zhǔn)要求達(dá)到氣囊內(nèi)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(shí)，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(yīng)該有正規(guī)設(shè)計(jì)計(jì)算，其承壓力應(yīng)該達(dá)到要求，于是一般要打灌注樁基礎(chǔ)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(guān)心的主要是船底的形狀。如船的標(biāo)稱型寬為B，而實(shí)際可利用的船底平直部分寬度則為BC，這一點(diǎn)在計(jì)算氣囊承載面積時(shí)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(cè)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(shè)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(yīng)具有一定的承壓能力，其承壓強(qiáng)度應(yīng)大于氣囊工作2倍。水口以下坡度應(yīng)大于船舶實(shí)際龍骨坡度，使船體艇部不會觸及河底。

在貨物應(yīng)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(yīng)采取適當(dāng)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(guān)性能，根據(jù)船舶躺艦吃水，用邦氏曲線計(jì)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(guān)于船用氣囊生產(chǎn)商青島永泰船用氣囊護(hù)舷廠主要產(chǎn)品和業(yè)務(wù)包括：

船舶上下水用新型整體纏繞高強(qiáng)度起重載動氣囊，充氣橡膠護(hù)舷（靠球），實(shí)心聚氨脂漂浮護(hù)舷（靠球）、游艇專用碰墊(yachtfenders)、大型海洋浮漂(buoy)，并進(jìn)行船舶氣囊下水和上排、大型構(gòu)物搬運(yùn)、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(yīng)于船舶上下水，大型重物的起重搬運(yùn)，打撈沉船，擱淺施救等。具有投資少、見效快、安全可靠的特點(diǎn)。

具有承載能力高，具有高度抗揉壓的能力，端部抗暴設(shè)計(jì)新結(jié)構(gòu)，優(yōu)化的結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)合理，選材優(yōu)質(zhì)，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(yán)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(qiáng)度，具備較強(qiáng)的緩沖力及使用壽命長等優(yōu)點(diǎn)，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(yīng)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(shù),設(shè)計(jì)生產(chǎn)了新型整體纏繞高強(qiáng)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(shí)踐證明，隨著高強(qiáng)度起重載動氣囊的應(yīng)用以及新型氣囊問世、船臺和下水坡道的設(shè)計(jì)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(guān)的安全保障措施：應(yīng)該精心設(shè)計(jì)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(jìn)行氣囊下水計(jì)算；對每只氣囊在滾動的每一個(gè)行程，尤其是在船舶產(chǎn)生艉落和艉上浮時(shí)的內(nèi)壓和內(nèi)應(yīng)力應(yīng)有計(jì)算依據(jù)。自身優(yōu)勢：船用氣囊充氣橡膠氣囊技術(shù)優(yōu)勢永泰”高強(qiáng)度整體纏繞氣囊采用專利的整體纏繞技術(shù)生產(chǎn)，其整體性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于搭接式氣囊，和國家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)CB-T3795的規(guī)定。生產(chǎn)優(yōu)勢“永泰”的生產(chǎn)團(tuán)隊(duì)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(xì)化個(gè)崗位，便于考核、管理，崗位的細(xì)化充分保證了生產(chǎn)質(zhì)量、生產(chǎn)效率的提高，同時(shí)進(jìn)行月度考核、季度評比、年終總結(jié)。質(zhì)量優(yōu)勢

“永泰”裝備了行業(yè)內(nèi)最齊全的原材料檢測設(shè)備、生產(chǎn)設(shè)備、成品檢驗(yàn)設(shè)備。率先通過了ISO9001：201*國際質(zhì)量管理體系認(rèn)證，同時(shí)得到英國UKAS質(zhì)量管理體系認(rèn)證。同時(shí)產(chǎn)品通過軍用標(biāo)準(zhǔn)GJB9001-201*質(zhì)量體系認(rèn)證；中國海軍、中海油入庫供應(yīng)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(xiǎn)公司（PICC）承保。服務(wù)優(yōu)勢

“永泰”擁有多年的生產(chǎn)銷售經(jīng)驗(yàn)，遵循用心感動客戶的服務(wù)理念向國內(nèi)外用戶提供專業(yè)、及時(shí)的售后服務(wù)�！坝捞�”對所售氣囊施行定時(shí)追蹤服務(wù)，提供免費(fèi)的上門維護(hù)保養(yǎng)服務(wù)。“永泰”的售后服務(wù)能力在中國業(yè)務(wù)一直享有良好的聲譽(yù)并積累的豐富的經(jīng)驗(yàn)價(jià)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(guān)系的生產(chǎn)商，從而大大減少了原料成本和運(yùn)輸物流成本�！坝捞�”裝備有最齊全的生產(chǎn)設(shè)備，從而避免的外出加工帶來的額外成本的劣勢。同時(shí)，基于我們經(jīng)驗(yàn)豐富的管理體系和生產(chǎn)技術(shù)，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(shù)：-qd.com

擴(kuò)展閱讀：船舶氣囊下水工藝的應(yīng)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(xué)計(jì)算.......................................52.1摩擦力的計(jì)算.................................................52.2牽引力的計(jì)算.................................................62.3滾動氣囊數(shù)量的計(jì)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(diào)整氣囊初始壓力P0提高氣囊工作安全性........................105.2科學(xué)排布?xì)饽�，改善氣囊承載條件..............................115.3船體結(jié)構(gòu)的安全性............................................115.4氣囊下水的安全標(biāo)準(zhǔn)..........................................12結(jié)論與展望.........................................................13致謝.............................................錯(cuò)誤！未定義書簽。參考文獻(xiàn)........................................錯(cuò)誤！未定義書簽。

I

摘要

氣囊下水是一項(xiàng)我國創(chuàng)新的船舶下水新工藝，它的廣泛應(yīng)用已引發(fā)改變或正在改進(jìn)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(shù)的歷史演變過程、相關(guān)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(xì)列出了下水過程中相關(guān)的力學(xué)計(jì)算公式和安全措施。運(yùn)用理論計(jì)算以及試驗(yàn)測試相結(jié)合的方法，證明氣囊下水技術(shù)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(guān)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(shè)總投資額中，用于建造船臺的費(fèi)用的比例相對較高，且每個(gè)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(jì)負(fù)擔(dān)。為了節(jié)約成本，縮短建設(shè)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(shù)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(gè)階段。2O世紀(jì)80年代，國內(nèi)一些內(nèi)河船廠已經(jīng)采用了船舶氣囊下水新技術(shù)，使得這項(xiàng)簡易、經(jīng)濟(jì)，并能適用于不同船舶建造模式下水技術(shù)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(shí)間開展的并不順利。由于受到氣囊結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度的制約，這項(xiàng)新技術(shù)當(dāng)時(shí)只能應(yīng)用在自重500噸以下的小型船舶上。直至上世紀(jì)90年代初,由于高強(qiáng)度尼龍橡膠氣囊整體成型的技術(shù)難關(guān)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(shù)的推廣潮，其發(fā)展方向也從原來的小型船舶轉(zhuǎn)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(yīng)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(dá)到1200t，首次突破了1000t大關(guān)。這標(biāo)志著氣囊下水技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用于中型船領(lǐng)域。

進(jìn)入21世紀(jì)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(kuò)張。中小型船廠強(qiáng)烈需要擁有更大造船能力以適應(yīng)企業(yè)的發(fā)展，這也加快了氣囊下水這一新技術(shù)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(shí)重量達(dá)到1201*t。這標(biāo)志著船舶氣囊下水技術(shù)的承載重量成功突破了萬噸大關(guān)，成為實(shí)際意義上的可以應(yīng)用于大型船舶的下水新技術(shù)。在當(dāng)今中小型船廠迅速崛起的環(huán)境下研究氣囊下水技術(shù)的應(yīng)用問題，對造船業(yè)的發(fā)展以及下水方式的改進(jìn)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(xué)計(jì)算

2.1摩擦力的計(jì)算

滾動摩擦機(jī)理是計(jì)算滾動摩擦力的理論基礎(chǔ)，主要表現(xiàn)在四個(gè)方面：微觀滑動、彈性滯后、塑性變形和粘著效應(yīng)。通常情況是幾種機(jī)理同時(shí)影響著滾動摩擦發(fā)生的整個(gè)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(gè)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(zhì)等客觀條件的改變而變化。因此一些相關(guān)知識書籍中所羅列的滾動摩擦系數(shù)在實(shí)際應(yīng)用中因客觀條件不同會存在很大的差異。當(dāng)對船舶進(jìn)行氣囊下水時(shí)，為了便于研究與計(jì)算，我們將氣囊作為彈性圓柱體，近似認(rèn)為地面和船底平面都為剛體。在運(yùn)動過程中，由于壓縮應(yīng)力與剪切應(yīng)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(gè)由于彈性形變?nèi)缓笥只謴?fù)（或部分恢復(fù)）原狀的過程，這中間產(chǎn)生被消耗用于克服橡膠內(nèi)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(shí)消耗功與復(fù)原功之差即滾動摩擦力Fm。

FmΛrφ1（1）據(jù)試驗(yàn)資料分析顯示，在剛性圓柱體沿著彈性面滾動時(shí)，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(cuò)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(yàn)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(yàn)得：a8％，因此可得，Λr0.264；

則：0.056b/R（6）根據(jù)力學(xué)的模型（見圖2-1）。

圖2-1滾動摩擦力學(xué)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(shè)計(jì)船臺坡度的時(shí)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(shí)的牽引力，在設(shè)計(jì)大船的下水船臺時(shí)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(jì)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(jì)算主要用于估算船舶是否能自動下滑。

2.2牽引力的計(jì)算

因?yàn)榇�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(dāng)Fx＞Fm時(shí),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(dú)使用牽引纜車作業(yè)，則可用下面計(jì)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(jì)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(jì)長度。對于一般船型，根據(jù)式（10）計(jì)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)選取；L1為氣囊囊體與船底縱腫剖面處接觸的累計(jì)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(shè)計(jì)的滾動氣囊之間的中心距應(yīng)至少滿足兩個(gè)條件:船舶結(jié)構(gòu)強(qiáng)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(jì)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(shí)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(shí)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(shí)間。

由于絞車的制動時(shí)間很難有精確的計(jì)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(shí)的制動時(shí)間越長，牽引系統(tǒng)受力越小。所以在設(shè)計(jì)中要盡量使船放慢下滑速度，減小制動時(shí)間。如果牽引鋼索與船體基線存在較大的夾角，應(yīng)該把因夾角產(chǎn)生的影響提前考慮，并適時(shí)調(diào)整角度。

3船舶氣囊下水的主要操作流程

經(jīng)過多年的時(shí)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(yīng)用提供了保障。其主要流程包括：

（1)根據(jù)計(jì)算數(shù)據(jù),準(zhǔn)備好必備機(jī)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(yīng)通過1.25倍的許用壓力的空載充氣檢驗(yàn),發(fā)現(xiàn)漏氣現(xiàn)象應(yīng)及時(shí)修補(bǔ)或更換，然后再投入應(yīng)用,并編制詳細(xì)的下水工藝流程。

（2)及時(shí)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(nèi)部,捆綁在強(qiáng)力構(gòu)件上，以保證在牽引時(shí)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(jì)算結(jié)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(shí)將船底的礅木拆除。要注意的是，所有氣囊應(yīng)對準(zhǔn)船體中心排列。滾動氣囊的囊頭須伸出舷側(cè)，但是伸出部分不宜過長。

（4)及時(shí)根據(jù)船舶運(yùn)動情況調(diào)整各位置氣囊的內(nèi)壓,使船整個(gè)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(shí)為了人員安全，操作人員必須站在氣囊嘴的側(cè)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(dāng)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(fù)上述過程,直至船尾進(jìn)入水中再無法置入氣囊。

（5)及時(shí)撤離危險(xiǎn)區(qū)的所有人員,以免造成不必要的人身傷害。當(dāng)水深等條件達(dá)到要求時(shí),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(xué)計(jì)算公式提供的數(shù)據(jù)，還要綜合考慮到船臺地質(zhì)的差別。例如，地質(zhì)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(shí)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(dāng)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(yīng)根據(jù)該氣囊的參數(shù)重新進(jìn)行計(jì)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(shù)參數(shù)表

種類直徑m0.811.21.51.80.811.21.51.82壓強(qiáng)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(qiáng)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(gè)方面，即氣囊爆裂引起的下水事故；下水過程中船體結(jié)構(gòu)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(shí)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(shí)期。在下水過程中，氣囊在船底下的運(yùn)動其實(shí)并不是簡單的滾動。氣囊在船底下承受船體的重量，它的運(yùn)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(fù)平衡狀態(tài)的速度達(dá)到一致時(shí)，氣囊就會發(fā)生扭轉(zhuǎn)變形，一般我們用揉壓運(yùn)動來描述這種同時(shí)受到擠壓和扭轉(zhuǎn)的復(fù)合變形現(xiàn)象。當(dāng)氣囊產(chǎn)生揉壓運(yùn)動時(shí)，氣囊的局部囊壁就會產(chǎn)生皺褶，而在皺褶處，由于應(yīng)力集中，囊壁中的多層纖維極易產(chǎn)生分層，從而導(dǎo)致增強(qiáng)纖維折斷或撕裂，甚至產(chǎn)生整個(gè)氣囊爆裂的后果。氣囊的安全問題仍然是下水安全的關(guān)鍵因素，必須科學(xué)、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(diào)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(jìn)行測試，來進(jìn)一步說明其重要性。工作壓力大于200MPa的氣囊對應(yīng)的初始壓力如表5-1所示。

表5-1試驗(yàn)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(shí)船4A86792201*0550～63右57710620552～65.5實(shí)船1右67611020952～65.5左G7511420353.1～61.59779722710748.4～58實(shí)船512578320311045.7～55Ps、Hs分別為氣囊在船舶下水前保持靜態(tài)時(shí)的內(nèi)壓和工作高度；P1M、Hmin分別為氣囊在下水過程中的最大內(nèi)壓和最低工作高度。

根據(jù)試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)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(jìn)一步放氣降壓和降低工作高度的可能和需要。實(shí)驗(yàn)表明將P0調(diào)整到適

當(dāng)?shù)偷乃�平是�?shí)際可行的，是提高氣囊安全性的有效措施。

5.2科學(xué)排布?xì)饽�，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(jī)型船，重心位于舯部偏后，因此在保持下水狀態(tài)時(shí)船艉部分重量較大。在實(shí)際操作中，對應(yīng)船舶重量的分布情況，氣囊排布密度也該相應(yīng)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(cuò)(14)

LπD0.4N12誤！未找到引用源。

錯(cuò)誤！未找到引用源。

(15)

式中：L為船底擺放氣囊的實(shí)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(jié)構(gòu)的安全性

與船舶縱向滑道下水相似，氣囊下水時(shí)同樣也會有出現(xiàn)船體結(jié)構(gòu)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(jìn)行下水計(jì)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(jì)算軟件。對下水前的工藝設(shè)計(jì)中要求進(jìn)行的各項(xiàng)計(jì)算，該軟件可以方便、快捷地完成，并準(zhǔn)確判斷出在給定的條件、環(huán)境下船體是否會發(fā)生結(jié)構(gòu)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(xué)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(jì)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(jì)算船底板的應(yīng)力。

縱骨邊橫向應(yīng)力近似公式：

pS5000(16)

L100t2式中P為氣囊作用在相應(yīng)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(jì)算結(jié)果與實(shí)測數(shù)據(jù)作比較(見表5-2)，得出結(jié)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(shí)其高度值最低，與實(shí)際情況相符合。而且從表中可以看出計(jì)算得到的氣囊壓力最大值略大于實(shí)測結(jié)果，這說明氣囊計(jì)算程序還有少量的安全儲備，利于施工安全。由于靜水力計(jì)算時(shí)沒有將慣性力的作用考慮在內(nèi)，所以在船體重心越過船臺端點(diǎn)時(shí)，轉(zhuǎn)動慣性力會很大，靜水力計(jì)算不能較好地描述船體此時(shí)所處姿態(tài)，但可以鎖定氣囊下水時(shí)比較危險(xiǎn)的部位，以利于作業(yè)人員提前準(zhǔn)備。

表5-2計(jì)算結(jié)果與實(shí)測數(shù)據(jù)作比較表

船名實(shí)船1實(shí)船2實(shí)船3實(shí)船4實(shí)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(xiǎn)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(biāo)準(zhǔn)

氣囊下水的安全性與眾多因素有關(guān)，通過大量的理論和實(shí)驗(yàn)研究，訂立了寬闊水域的氣囊下水安全標(biāo)準(zhǔn)，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(yīng)經(jīng)過理論計(jì)算，操作應(yīng)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(shí)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(jì)算船底板應(yīng)力，瞬時(shí)應(yīng)力不得超過船底板屈服極限的1.2倍。

結(jié)論與展望

（1）結(jié)論

信工部發(fā)的統(tǒng)計(jì)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(biāo)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(shè)備及技術(shù)成本太高，建設(shè)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(xué)計(jì)算理論和安全問題可以

得出以下結(jié)論：

1．氣囊下水工藝的理論研究與技術(shù)水平已漸趨成熟，工程技術(shù)人員對下水過程進(jìn)行科學(xué)的計(jì)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(shù)是一項(xiàng)低成本、低耗能、無污染、高效率的新型船舶下水技術(shù)且具有強(qiáng)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(shù)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(jìn)一步深入進(jìn)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(duì)伍還顯得有些單薄。隨著船舶采用氣囊下水向更高目標(biāo)邁進(jìn)，理論研究落后于實(shí)踐的問題逐漸顯現(xiàn)出來，這項(xiàng)我國自主創(chuàng)新的技術(shù)還有一些理論問題有待我們?nèi)ヌ剿鳌?/p>

2.下水前進(jìn)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(jìn)行可行性論證，并制訂出應(yīng)急預(yù)案，以確保下水安全。

3.社會各方面能夠加強(qiáng)對船舶氣囊下水這一行業(yè)的宏觀指導(dǎo)；

船舶氣囊下水作為一個(gè)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(gè)企業(yè)或單位去解決，人力、財(cái)力有限，需要行業(yè)主管部門的支持并在現(xiàn)在基礎(chǔ)上進(jìn)一步加強(qiáng)宏觀指導(dǎo)，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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