船舶氣囊下水理論與安全風(fēng)險評估(已修改)
2025-07-07 11:59 本頁面
【正文】 福建華東船舶及海洋工程設(shè)計院East China Marine Design Institute Co., Ltd of Fujian華設(shè)（2012）第HD2012001號船舶氣囊下水理論及安全風(fēng)險評估目錄 概述 氣囊的特性 氣囊下水階段及船舶位置參數(shù) “彎折”現(xiàn)象 作用在船舶上的作用力及受力分析 （1）梯形分布 （2）三角形分布 氣囊形式的靜力學(xué)計算程序 氣囊的數(shù)量與布置 。 氣囊下水的動力學(xué)計算 氣囊下水的安全風(fēng)險評估概述：船舶氣囊下水技術(shù)是中國在20世紀(jì)80年代初發(fā)明的，這項具有我國完全自主知識產(chǎn)權(quán)的技術(shù)，經(jīng)過三十年的改進(jìn)與發(fā)展，目前已具備十萬噸級船舶的下水能力。它的應(yīng)用和發(fā)展已經(jīng)引起船舶修造技術(shù)出現(xiàn)了一項“革命性”轉(zhuǎn)變。是對船舶下水工藝的重大貢獻(xiàn)。氣囊下水的技術(shù)又稱為“柔性下水技術(shù)”，是在傳統(tǒng)的滑道下水技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。它利用柔性的氣囊來取代滑道和滑板，克服了傳統(tǒng)滑道下水的許多缺點。柔性的氣囊好似一個彈性墊，它使船體在下水過程中可以自由俯仰，保持船底下有較大的接觸面積，使船底的受力十分緩和，以致船體的結(jié)構(gòu)、表面的油漆(涂層)不會受到損傷。 氣囊下水技術(shù)與傳統(tǒng)的滑道下水技術(shù)比較，具有如下的優(yōu)越性： （1）節(jié)省了船廠基本建設(shè)的投資。在船廠基本建設(shè)中，下水設(shè)施，如傳統(tǒng)的下水滑道及其水下工程的投資十分驚人。采用氣囊下水技術(shù)的船廠只需建造簡易的坡道，設(shè)施簡單，而且無需復(fù)雜的水下工程，大大節(jié)省了船廠基本建設(shè)的投資。 （2）下水工藝簡化。采用氣囊下水的準(zhǔn)備工作可以在一兩天內(nèi)完成，工人操作簡單，氣囊使用后通過回收可重復(fù)使用，降低了造船的生產(chǎn)成本。 （3）船舶氣囊下水技術(shù)無廢棄物排入水中，有利于保護(hù)環(huán)境。本文所涉及的氣囊下水均指船舶縱向下水。縱向下水時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較為豐滿，下水后減速較快，尾部向前應(yīng)用較為廣泛。本文討論尾部向前的下水問題，所有結(jié)論均適用于首部向前的情況。：與傳統(tǒng)的滑道下水不同，氣囊下水的關(guān)鍵設(shè)備是專為此項工藝而開發(fā)的“船用下水氣囊”。本文所述的氣囊，將以濟南昌林氣囊容器廠（以下簡稱“昌林”）提供的資料為例。這是一種用硫化橡膠作為基本材料與錦綸簾子布（或其他增強纖維布）作為骨材，粘合制成的圓筒形產(chǎn)品（圖 1. 氣囊結(jié)構(gòu)圖）。當(dāng)氣囊內(nèi)充入壓縮空氣時，即可承受一定的壓力，且又可滾動，可將重物（船舶）從陸地移入水中，實現(xiàn)“下水”；也可將水中的船舶移上岸，實現(xiàn)“上排”。 圖 1. 氣囊結(jié)構(gòu)圖 （1）氣囊變形率當(dāng)圓形截面的氣囊承受壓力時，會被“壓扁”，形成扁形截面，其體積將會縮小，已封閉在其中的壓縮空氣的壓力會提高，可使氣囊的承載力增大。氣囊既能承載船體的重量，又能滾動，船舶下水正是利用了氣囊這二個特性。 圖2. 氣囊壓縮變形圖當(dāng)氣囊內(nèi)充入一定壓力的氣體，氣囊的原始自由形態(tài)的截面為圓形，設(shè)其直徑為D，當(dāng)承受平面壓力后，氣囊變?yōu)楸鈭A形，其高度H稱為“工作高度”。（圖2.）定義：R為“氣囊壓縮變形率”或：“氣囊變形率” 。R=(DH) / D100％（2）氣囊承載力：氣囊承載力是指氣囊受壓時所承受的載荷，也稱為氣囊支持力。在一定條件下，氣囊支持力與氣囊變形率的關(guān)系，稱為氣囊性能曲線。可由氣囊壓力試驗得出。 “昌林”生產(chǎn)廠家應(yīng)提供的氣囊性能曲線。從中可以讀取在一定壓縮變形率時的單位長度承載力的數(shù)值，以及最大（大約在R=70％）的承載力稱為極限承載力。表112所示是“昌林”高壓氣囊的性能參數(shù)。表11氣囊性能參數(shù)表氣囊型號氣囊直徑D /m額定工作壓力P / kPa壓縮變形率達(dá)70％、內(nèi)壓為額定工作壓力P值時，氣囊單位長度承載力QH / KN / m壓縮變形率達(dá)70％時允許的最大內(nèi)壓Pmax / KPaQG7295259880240264720
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