船舶气囊下水运动受力计算与校核

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1、胡洋洋，等：船舶气囊下水运动受力计算与校核11船舶气囊下水运动受力计算与校核胡洋洋，杨关良，陈军，孙金哲（海军工程大学，武汉430033）摘要：在气囊下水过程中，如何计算气囊受力变化情况，保证气囊下水的安全性一直是一个亟待解决的课题。分析了船舶气囊下水过程，研究了在移船过程中气囊布置数量、间距、所受压力以及承载力的变化，并以某型船为例，进行了气囊受力计算，校核了气囊压力，论证了下水的安全性。关键词：船舶；气囊下水；受力分析；承载力计算中图分类号：U671.5文献标识码：A文章编号：1005-9962(20

2、11)04-0008-04Abstract:Itremainsanurgenttasktofindawaytocalculatetheforcechangesoftheairbagsduringthelaunchingprocesssoastoensurethesafetyoftheship.Thispaperanalyzestheprocessofshiplaunchingbyairbagsandstudiestheinfluenceofairbagquantityandspacingonpressur

3、evariationandbearingcapacityvariation;andtakesacertaintypeofshipasanexampletocalculatetheforceandcheckthepressureoftheairbagssoastoprovethesafetyofthelaunchingprocess.Keywords:ship;launchingbyairbags;forcecalculation;bearingcapacitycalculation胡洋洋，等：船舶气囊下水

4、运动受力计算与校核110引言船舶下水是船舶建造过程中一个重要的环节，传统的下水方式主要是纵向重力式下水，即船舶在本身重力的作用下沿船台倾斜滑道滑入水中。但是传统的船台成本造价较高，尤其船台需要配备专用的下水装置，使其成本进一步增加。于是，气囊下水这一创新型的船舶下水方式应运而生，而且一套设备可以供多个船台使用，大大节省了投资，缩短了建造周期。我国气囊下水技术研究始于上世纪八十年代，初期主要应用于中、小型船舶的下水作业，随着下水气囊的承载能力逐渐提高，下水船舶自重已超过万吨。《船舶用气囊下水工艺操作规范》标

5、准[1]业已发布，常用的船体受力计算方法有宽支座弹性计算方法[2]、基于有限元技术的全船结构分析方法[3]等等。对于气囊下水安全性的研究也多基于船舶静力学原理[4,5]。而对于下水过程中的气囊受力安全性分析研究仅停留在静态分析上，很少论及气囊的动态压力变化。第一作者简介：胡洋洋，男，1986年生。海军工程大学船舶与动力机械工程专业硕士在读，研究方向舰船工程可视化。收稿日期：2011-05-11本文对船舶在气囊下水移船过程中气囊动态受力作了分析与计算，并验证了气囊承载安全性。1船舶气囊下水过程受力分析与以往

6、滑道下水采用支墩、支架和滑道承载船舶的方式不同，气囊下水是在船底布置一定数量气囊以承载船体，并依靠船舶自重下滑下水或者利用卷扬机牵引控制下水的一种工艺，如图1所示。潮位线坡度a滚动气囊地面牵引钢缆图1气囊下水当船舶采用气囊纵向重力式下水时，通常先用气囊将船舶支撑起预定高度，然后撤墩木，在下滑力作用下移至潮位线，等待达到预定潮位后，船舶随即起动，此时船舶受到浮力、重力、摩擦力、气囊承载力的作用，船体姿态一直处于变化之中，并无明显的船艉起浮点，因此自船舶开始起动下滑至船艏脱离最后一只气囊为止划为一个阶段，气囊

7、纵胡洋洋，等：船舶气囊下水运动受力计算与校核11向重力式下水分为三个阶段：第一阶段，自船舶起墩至船艉抵达预定潮位线附近。船体平行于船台滑道，在卷扬机的牵引下依靠自身重力匀速下滑。在卷扬机的牵引下，缓缓移动船舶至预定潮位线。在此过程中，需要在船舶前进路线上，不断铺设气囊，直到预定位置。第二阶段，自船舶启动入水至船艏脱离最后一只气囊支撑。船体不再平行于船台运动。这个阶段，船舶开始受到浮力作用，并且还分别受到船舶自重、所受浮力以及气囊承载力对于船舶重心的力矩。第三阶段，自船舶全浮至船舶停止运动为止。这一阶段，船

8、舶全浮以后，在惯性作用下继续向前运动，故应采取适当措施制动船只。在整个气囊下水过程中，船舶主要的受力为：船舶自身重力、船体所受气囊的承载力、水对船体的浮力以及水对船体的黏性阻力等等。船舶重力是船舶下水各部分重量的合力，沿下滑方向的分力为下滑力，垂直于下滑方向的为对气囊的正压力；浮力是船体各部分所受静水力的合力，在不同的下水阶段，由船舶前后吃水根据邦戎曲线可查到此时船体排水体积，进而得到船舶所受浮力大小。另外船舶重量沿船长方向分