气囊下水的安全性研究.pdf

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1、吴剑国，等：气囊下水的安全性研究吴剑国，孙燕，马剑，方新康(浙江工业大学船舶与海洋工程研究所，杭州310014)提要以5艘2万吨级的散货船气囊下水的测试和计算为基础，针对气囊下水过程中可能发生的三类事故，气囊爆裂引起下水事故，下水过程中船体结构损伤，下水船舶对环境或环境对下水船舶构成的损伤，分别进行了安全性研究，提出了船舶气囊下水安全性标准。关键词船舶下水气囊下水结构分析安全标准中图分类号U671文献标识码A1引言对于船舶气囊下水这一新工艺，尤其应用在万吨级以上大型船舶下水时，其安全性是业内人士十分关注的问题。下水事故会造

2、成巨大的经济损失，贻误交船。只有在精心设计、精心计算的基础上，精心施工、精心作业、一丝不苟，才能确保船舶安全可靠下水。气囊下水的事故包括三个方面，气囊爆裂引起下水事故；下水过程中船体结构损伤；下水船舶对环境或周边环境对下水船舶构成的损伤。2气囊的安全性船舶气囊下水发生的事故中，因下水时气囊发生爆裂造成的下水事故占较大比例，尤其在以前采用前几代老式气囊时期。下水过程中，气囊在船底下的运动很复杂，不是简单的滚动。气囊在船底下被压扁，它的运动受到船底和地面的双重制约。气囊在长度方向恢复平衡状态的速度并不一致，气囊受到扭转变形，这

3、种既受到挤压又受到扭转的复合变形现象可用揉压运动来描述。好似人们搓面团那样叉挤又压，再加上向前不均衡运动，这就构成了揉压运动。当气囊产生揉压运动时，气囊的局部囊壁会产生皱褶，在皱褶处，由于应力集中，囊壁中的多层纤维极易产生分层，导致增强纤维折断或撕裂，甚至整个气囊爆裂。气囊的安全仍然是下水安全的关键因素，必须正确、科学地运用才能充分发挥气囊的工作潜力，提高下水安全性。2．1调整气囊初始压力P。提高气囊工作安全性气囊的初始压力P。对气囊的承载状态、安全系数有重大影响。本研究进行了5艘2万吨级船舶的气囊下水测试。结果表明，工作

4、压力大于200MPa的气囊对应的初始压力如表1所示。表13艘气囊工作主要参数船名实船4实船1实船5气囊号A8右5右6左G912Po(kPa)677776747757Pls(kPa)931061101139782PlM(kPa)201207209203227203Hs(cm)105107110H。。(cm)50～6252～64．552～61．552．1～61．548．4～5845．8～55．5P。。、H。为气囊在船舶下水前静态时的内压和工作高度；P，M、H耐。为气囊在下水过程中的最大内压和最低工作高度。基金项目：浙江省社会发

5、展重大科技项目资助(项目编号：2006C13094)；浙江省交通厅科技项目资助(项目编号：2007W04)。作者简介：吴剑国(1963一)，男，教授。统计可见，这些气囊在下水前的H值都在1m以上，P。大多超过60kPa，而在承载最大区域气囊的最低工作高度H。i。均有0．5m左右，因而，有进一步放气降压和降低工作高度的可能和需要。将P。调整到适当低的水平是实际可行的，是提高气囊安全性的有效措施。2．2科学排布气囊。改善气囊承载表2与图l是几艘2万吨级船舶下水气囊的实·8·造船技术2010年第4期(总第296期)际排布情况汇总

6、。表2气囊排布基本要素船艉疏松区舯后密集区船艏疏松区范围(距0肋位)平均气囊间距范围(距0肋位)平均气囊间距范围(距0肋位)平均气囊间距(m)实船412～283．1128～872．3587～li63．2实船112～18．83．4318．5～76．32．5176．3～1123实船56．8～57．32．2957．3～i12．42．62气囊长度④肋位号气囊间距(衄)l15：●528530522l}；l4lIlI21m盈}41型冱豳4f_4．436456狮俘．j5215175=一。513575l二’5圜捌z23趔2Z丝l拟圈1买船

7、5F水气羹排布围船舶沿船长方向的重量分布是不均匀的，目前本研究的气囊下水计算程序是分别按船舶下水我省建造的散货船、油船、集装箱船等大型船舶基本的静水力学、水动力学原理，采用VC++编写而成。上都是艉机型的，重心位于舯部偏后，在下水状态船该方法将船体视为刚体，将气囊作为非线性弹簧，建艉部分重量比较大，在实际操作时，气囊排布密度也立力学平衡方程，通过求解方程获得船舶姿态，然后应有疏有密，大致对应船舶重量的分布。根据气囊高度计算出气囊对船体的支持力，并换算滚动气囊之间的中心距应保证船舶结构强度，为均布力将其作用于船底板格，按刚性

8、板理论，用式同时还应防止滚动气囊之间压叠在一起。对气囊平(3)计算船底板的应力。详细的计算方法参见文献均间距，一般可用公式(1)和(2)来校核其间距。1和课题组的相关论文。j南≤4—6(1’南≥雩+o．4(2)式中L——船底能摆放气囊的实际长度，m；N——滚动气囊的数量(不含接续气囊数量)，只；D——滚