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1、13500t散货船气囊下水的力学计算总第237期2009年第6期交通科技TransportationScience8LTechnologySerialNo.237No.6Dec.2009135OOt散货船气囊下水的力学计算贾鹏程(青岛前进船厂青岛266001)摘要以13500t散货船气囊下水为研究对象,介绍了气囊下水工艺的力学计算模型并进行相应的力学计算,计算结果表明,提出的下水方案合理可行,气囊的数量和布置满足力学要求.关键词气囊下水散货船力学计算船舶下水时,先用若干直径较大的起重气囊将船舶抬高,拆除船舶建造时所用的龙骨墩
2、和边墩,再置入滚动气囊,并将起重气囊的气放掉,然后利用绞车使承载在滚动气囊上的船舶移向水域的下水方式称为气囊下水.气囊下水是我国首创的船舶下水工艺,由于其投资少,对下水场地要求不高,工艺过程简单,下水过程安全可靠,该下水工艺在我国很多中小型船厂得到了广泛的应用.本文以13500t散货船为研究对象,对气囊下水过程进行了受力计算和分析,对该船的安全下水具有重要的工程实用意义.113500t散货船船型该船为单甲板,尾机型,单桨,单舵,带风雨密舱口盖的由柴油机驱动螺旋桨推进的散货船.具有球鼻首线型;设有首楼,尾部;全船设有3个货舱,
3、货舱区域为双层底和带底边舱,顶边舱的单壳结构.双层底舱和底边舱用作压载水舱.全船共设7道水密横舱壁,分别位于5,10,31,80,128,176,184号肋位.依次设置尾尖舱,机舱,3个货舱,淡水舱(左,右),艏尖舱兼压载舱.该船主要尺度如下:总长/m140.70结构吃水/m7.90水线长m134.90载货量/t13504.7垂线间长/m131.8O货舱容积/m18989.3收稿日期:2009-07—23型宽/m20.00标定功率/kw2665型深/m10.80试航速度/kn12设计吃水/m7.9O自重/kn35153船中位
4、于Fr95+400处,船底适合铺垫墩木的长度为Frl5~Fr185之间共118rn范围,墩木高为850mm,墩木的布设间距为4.5rn.船底适合布设气囊的平底大概在Fr35～Fr175之间,长度为98rn.2船厂下水设施船厂建造的135001散货船船台相应的下水设施如下:(1)钢丝绳绞车.主要参数为:数量2台,牵引力300kN,绞车收放速度一0.15m/s,实取绞车刹车时间为5S,钢丝绳与坡遭夹角为5.8..(2)空气压缩机及贮气罐.空气压缩机主要参数:供气量8ITl/rain,气压为0.8MPa;贮气罐的容积为24m.,安
5、装有可调节的安全限制阀,能保证多个气囊同时供气.(3)下水坡道.下水坡道由砂土地和水泥地结合,能承载2MPa以上的压力,坡度为5.,宽38tn,坡道长度为1Z0～160m.坡道摩擦因数通过试验获取为0.004~0.006之间,为了提高下水安全系数,实取为0.004.3气囊下水计算3.1气囊技术参数的选定鉴于下水船舶自重较大等因素,选用承载能力较大的昌林牌第四代高承载力气囊.2009年第6期贾鹏程:13500t散货船气囊下水的力学计算3.1.1气囊直径气囊直径的选取应考虑到以下2点:(1)气囊变形后的高度及这个高度应满足拆换墩
6、木时船底工作高度的需要.(2)气囊变形后的高度不至太小而导致移船过程中船体触地.船底墩木高为8501Tim,结合坡道的具体情况,气囊变形后的最小工作高度选择为300～400mm为宜,因此选择D一1.2m的气囊是比较合适的.3.1.2气囊长度气囊的长度应大于船宽,且分别长出两舷0.8～1.21TI为佳.根据船体纵舯剖面处的平底最大宽度为2Om,结合气囊的长度规格和尽量选取同型气囊的标准,确定气囊长度为L一22m.3.1.3每米气囊承载力根据气囊工作高度与每米气囊承载力的关系可知,在工作高度为300～400mrrl时,可选定每米
7、气囊承载力为150kN/m.3.1.4气囊的初始工作压力《船舶上排,下水用气囊》(GB/T3795--1996)标准中规定的工作压力是气囊正常工作压力的最小保证值,具有相当的安全裕度.查表可得D一1.2rn气囊的初始工作压力为P.一0.1lMPa[.3.2起重气囊和首支点的选取起重气囊应尽量靠近尾部,以增大起升力矩,因此选定起重气囊位于Fr40强肋位处,此处距离船舯38.9rn,距离船体重心31.2m.从下水重量较大和经济性两方面考虑,拟采用起重能力较大的高压气囊.根据高压起重气囊的各项参数,初选D:1.2I"13.,L一1
8、0m,初始压力为0.2MPa的高压起重气囊.初压大的气囊在相同工作高度的情况下承载能力大些,因此在确定起重气囊的工作高度为0.4m时,实取初始压力为0.25MPa(安全系数取为3.5),相应起升力为9240kN.如图l所示,起重气囊距离重心31.213"1,假设首支点距离重心Xin,则由不
