船舶氣囊下水理論與安全風(fēng)險評估(編輯修改稿)
2025-07-22 11:59 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 因而，隨著船舶行程的增大，尾彎的變化呈現(xiàn)漸變的過程。只要氣囊不出現(xiàn)爆裂，一般不會出現(xiàn)尾彎及中拱彎矩的突然增大現(xiàn)象。這對船舶下水安全是有利的。按照氣囊承載力曲線，在一定的充氣壓力條件下，y0可以在（20％100％）D范圍變化常用（30％100％）D，y0有一個最小值ymin。此時氣囊的承壓能力達到極限值，船舶下水處于臨界狀態(tài)，稱為下水臨界點。下水計算的任務(wù)之一就是要求出此臨界點。當(dāng) β＜α?xí)r，y0＞y1 此時船舶出現(xiàn)尾浮現(xiàn)象，船舶呈現(xiàn)“中垂”狀態(tài)。同樣，由于氣囊的“柔性”作用，當(dāng)出現(xiàn)尾浮時，船舶前端氣囊承載力的變化也呈現(xiàn)漸變過程，承載力將分布在一定范圍的多個氣囊之上，從而也“緩沖”了尾浮時船體的中垂應(yīng)力以及氣囊承載力的突然增大，相對于滑板下水而言，對船舶下水安全是有利的。氣囊下水時，作為柔性體的氣囊允許有一定的變形裕度和一定的計算誤差，筆者建議可假定此裕度達到20％，因而可以定義：在y0＜80％y1時，產(chǎn)生彎折現(xiàn)象；而y0＞ y1時，產(chǎn)生尾浮現(xiàn)象。作用在船舶上的作用力及受力分析：在下水過程中，作用于船舶上的力有以下幾種：（1） 重力Wo：即下水時船舶的重量，通常是指船舶的空船重量?，F(xiàn)代造船要求將造船工程的絕大部分在船臺上完成，而且在下水時還可能有一些施工設(shè)備、多余材料等尚未清除，因而下水重量完全可能超過空船重量。船舶的重心位置：對下水計算而言通常主要是重心的縱向位置，以xgo表之，表示重心距尾垂線()的縱向距離。若取船舶重心的垂線作為坐標(biāo)原點，則其重心xg則取為0。(2) 浮力Fc與浮心xc：當(dāng)船舶尾部開始浸入水中，浮力就產(chǎn)生了，浸入水中船舶的體積V與水的比重γ的乘積就是浮力，即Fc=γV。船舶浸入水下的體積中心（浮心）的縱向位置即浮心距船舶重心的距離為xc。（3） 氣囊的支持力ΣP及支持力合力的中心距船舶重心的距離xp，當(dāng)船舶置于氣囊之上而氣囊又置于船臺之上時，船體重量作用于氣囊，形成對氣囊的壓力，即為氣囊承載力。其反作用力稱為氣囊的支持力。（4） 氣囊的浮力QF：當(dāng)氣囊滾動到浸入水中時，氣囊即產(chǎn)生浮力。當(dāng)氣囊脫離船臺，氣囊的承載力消失，氣囊在水中的位置無法穩(wěn)定，在船體運動沖擊力作用下，很快脫離船體，其對船舶的浮力視為消失。相對于船體產(chǎn)生的浮力及氣囊支持力而言，氣囊本身產(chǎn)生的浮力是一個小量，在近似計算時可以忽略。（5） 船舶下滑力及動摩擦力：船舶置于傾斜船臺上，其重力在其運動方向產(chǎn)生的分力將克服摩擦力下滑，因此，在下水前，靜置于氣囊上的船舶在拆去船墩后，將有自動下滑的趨勢，故必須以適當(dāng)?shù)腻^固力，或以絞車的拉力將其固定。（6） 船舶下滑運動的慣性力：船舶克服摩擦力下滑，初期是船舶依靠其慣性運動的加速過程，當(dāng)船舶入水后因產(chǎn)生運動阻力，使其減速，最終運動停止。（7） 制動力： 船舶下水通常是上述六種力的綜合作用，其他如風(fēng)、浪、氣流產(chǎn)生的作用力是隨機產(chǎn)生的干擾，在下水時應(yīng)盡力避免。下水前，船舶完全靜置于許多的承壓氣囊之上，當(dāng)由空壓機給每個氣囊充氣達到額定壓力時，其工作高度（包括壓縮率、承載力）將船舶與船臺之間的距離有關(guān)，亦即隨著船體縱傾度與船臺斜度的相對變化而變化，因此承載力沿船長方向的分布可近似呈曲線分布狀態(tài)。當(dāng)船舶下水時，船體將沿船臺向外延伸，隨著被水淹沒部分的增大，浮力產(chǎn)生了，且氣囊與船體接觸的長度將減小，總的承載力亦將減小，但無論何時，如果略去氣囊本身入水后產(chǎn)生的浮力（本計算將略去此力的影響，將是偏于安全的），下列二式總是成立：此二式稱為力與力矩平衡方程。F + ∑P = WoFxc + ∑P xp=0式中：F— 船體入水時產(chǎn)生的浮力（t） Xc—船體入水體積的浮心到船舶重心的距離（m） （定義浮心在重心之后為負(fù)） ∑P—氣囊支承力之總和（t） Xp—氣囊支承力之重心距船舶重心之距離（m） QH—氣囊浮力之總和（t） Xg—氣囊浮力之重心距船舶重心的距離（m） 在下水過程中，船體的傾斜度、氣囊的工作高度、氣囊支持力的分布都將發(fā)生變化，也就是說，由于氣囊是個柔性體，在一定幾何變形范圍內(nèi)，可以進行自身調(diào)節(jié)，以滿足以上二式成立的要求。 因此，設(shè)定某一個“下水水位” 及某一個滑行行程，應(yīng)對可能產(chǎn)生的船體斜度進行計算，由此以求得最終的“平衡狀態(tài)”。 4氣囊的承載力的分布形式 船舶沿船臺斜度下滑之后，氣囊支承力隨之而變。我簡化計算，在初步
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