船舶气囊下水理论及安全风险评估.docVIP

PAGE PAGE 12 福建华东船舶及海洋工程设计院 East China Marine Design Institute Co., Ltd of Fujian 华设（2012）第HD2012001号 船舶气囊下水理论及安全风险评估 目录 概述 气囊的特性 2.1.气囊的构造 2.2.气囊的特征参数 2.3.气囊的性能曲线 气囊下水阶段及船舶位置参数 3.1.气囊下水阶段的划分 3.2.下水时船舶的位置参数 3.3.船舶倾斜度的变化 3.4.船舶的“弯折”现象 作用在船舶上的作用力及受力分析 4.1.作用在船舶上的作用力 4.2.力与力矩的平衡方程 4.3.船舶下水过程的安全问题 4.4.气囊承载力的分布形式 （1）梯形分布 （2）三角形分布 气囊形式的静力学计算程序 5.1.辅助计算表 5.2.计算程序及说明 5.3.气囊下水状态曲线 气囊的数量与布置 6.1.气囊数量与分布计算 6.2静置气囊及前置气囊 6.3静制动及牵引力计算。 气囊下水的动力学计算 气囊下水的安全风险评估 9.计算实例 1、概述： 船舶气囊下水技术是中国在20世纪80年代初发明的，这项具有我国完全自主知识产权的技术，经过三十年的改进与发展，目前已具备十万吨级船舶的下水能力。它的应用和发展已经引起船舶修造技术出现了一项“革命性”转变。是对船舶下水工艺的重大贡献。 气囊下水的技术又称为“柔性下水技术”，是在传统的滑道下水技术的基础上发展起来的。它利用柔性的气囊来取代滑道和滑板，克服了传统滑道下水的许多缺点。柔性的气囊好似一个弹性垫，它使船体在下水过程中可以自由俯仰，保持船底下有较大的接触面积，使船底的受力十分缓和，以致船体的结构、表面的油漆(涂层)不会受到损伤。 气囊下水技术与传统的滑道下水技术比较，具有如下的优越性： （1）节省了船厂基本建设的投资。在船厂基本建设中，下水设施，如传统的下水滑道及其水下工程的投资十分惊人。采用气囊下水技术的船厂只需建造简易的坡道，设施简单，而且无需复杂的水下工程，大大节省了船厂基本建设的投资。 （2）下水工艺简化。采用气囊下水的准备工作可以在一两天内完成，工人操作简单，气囊使用后通过回收可重复使用，降低了造船的生产成本。 （3）船舶气囊下水技术无废弃物排入水中，有利于保护环境。 本文所涉及的气囊下水均指船舶纵向下水。纵向下水时船舶可以是首部向前，也可以尾部向前，但由于通常船舶尾部较为丰满，下水后减速较快，尾部向前应用较为广泛。本文讨论尾部向前的下水问题，所有结论均适用于首部向前的情况。 2.1气囊构造： 与传统的滑道下水不同，气囊下水的关键设备是专为此项工艺而开发的“船用下水气囊”。本文所述的气囊，将以济南昌林气囊容器厂（以下简称“昌林”）提供的资料为例。这是一种用硫化橡胶作为基本材料与锦纶帘子布（或其他增强纤维布）作为骨材，粘合制成的圆筒形产品（图 1. 气囊结构图）。当气囊内充入压缩空气时，即可承受一定的压力，且又可滚动，可将重物（船舶）从陆地移入水中，实现“下水”；也可将水中的船舶移上岸，实现“上排”。 图 1. 气囊结构图 2.2.气囊的特性参数 （1）气囊变形率 当圆形截面的气囊承受压力时，会被“压扁”，形成扁形截面，其体积将会缩小，已封闭在其中的压缩空气的压力会提高，可使气囊的承载力增大。气囊既能承载船体的重量，又能滚动，船舶下水正是利用了气囊这二个特性。 图2. 气囊压缩变形图 当气囊内充入一定压力的气体，气囊的原始自由形态的截面为圆形，设其直径为D，当承受平面压力后，气囊变为扁圆形，其高度H称为“工作高度”。（图2.） 定义：R为“气囊压缩变形率”或：“气囊变形率” 。 R=(D-H) / D×100％ （2）气囊承载力：气囊承载力是指气囊受压时所承受的载荷，也称为气囊支持力。在一定条件下，气囊支持力与气囊变形率的关系，称为气囊性能曲线。可由气囊压力试验得出。 图3.气囊性能曲线 图3.是“昌林”生产厂家应提供的气囊性能曲线。从中可以读取在一定压缩变形率时的单位长度承载力的数值，以及最大（大约在R=70％）的承载力称为极限承载力。表1-1、1-2所示是“昌林”高压气囊的性能参数。。 表1-1气囊性能参数表 气囊型号 气囊直径D /m 额定工作压力P / kPa 压缩变形率达70％、内压为额定工作压力P值时，气囊单位长度承载力QH /