船舶气囊下水理论及安全系统风险评估

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1、实用福建华东船舶及海洋工程设计院EastChinaMarineDesignInstituteCo.,LtdofFujian华设（2012）第HD2012001号船舶气囊下水理论及安全风险评估目录1、概述2、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3、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4、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5、

2、气囊形式的静力学计算程序文档实用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1、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。2、气囊下水的动力学计算3、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

3、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

4、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。文档实用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

5、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.气囊压缩变形图文档实用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=(

6、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/KN/m压缩变形率达70％时允许的最大内压Pmax/K

7、PaQG70.82952598801.0240264720文档实用1.22002646001.51602644801.81302573902.0116255348表1-2QG7型气囊单位长度的承载力气囊直径D工作压力P工作高度H每米长度的承载力kN/mt/m0.8m0.29MPa0.5m136.6613.940.3m227.7723.241.0m0.24MPa0.6m150.7915.390.3m263.8926.931.2m0.20MPa0.