畢業(yè)設(shè)計（論文）船舶氣囊下水方式的研究

1、i 船舶氣囊下水方式的研究the water of the research ship air way摘 要縱觀世界工業(yè)的發(fā)展趨勢，從批量流水定性生產(chǎn)方式向適應(yīng)多元素變形的柔性生產(chǎn)方式轉(zhuǎn)變已成定局；再看我國船舶行業(yè)的發(fā)展，沿海和內(nèi)河中小型船廠造船模式的改造已迫在眉睫。一種極為靈活的修造船企業(yè)模式正在悄悄地取代傳統(tǒng)的修造船企業(yè)模式而引起造船生產(chǎn)組織的一場變革，而氣囊下水正是這場變革中應(yīng)運而生的高適應(yīng)能力的“柔性下水技術(shù)”。 船舶企業(yè)發(fā)展的瓶頸之一就是企業(yè)的船舶上排下水能力。對中小型船舶企業(yè)而言,如何利用現(xiàn)有設(shè)備或投入少量資金對現(xiàn)有設(shè)備進行改造,改變下水工藝提高本企業(yè)的船舶下水能力,是各個中小型船

2、舶企業(yè)必須解決的問題。使用船舶用氣囊上排、下水工藝可以較好的解決中小型船舶企業(yè)下水能力問題,本文就如何應(yīng)用船舶用氣囊高效安全下水,氣囊下水技術(shù)，具有安全可靠、投資少、見效快、減輕工人勞動強度、不損害船體等優(yōu)點隨著船舶建造尺度、噸位的迅猛增長,船舶上排、下水的技術(shù)難度也越來越大。船舶下水(上排)方式的演變是船舶建造技術(shù)進步的標(biāo)志之一。關(guān)鍵詞： 中小船廠 安全 可靠 投資少6目 錄第一章 緒論11.1 引言11.2 船舶概述11.2.1以造船材料的發(fā)展劃分11.2.2以推進裝置的發(fā)展劃分21.2.3現(xiàn)代船舶的發(fā)展特點21.2.4船舶分類3第二章 船舶下水方式62.1 重力式下水62.1.1 縱向涂

3、油滑道下水62.1.2 縱向鋼珠滑道下水72.1.3 橫向涂油滑道下水72.2 漂浮式下水72.3 機械化下水82.3.1 縱向船排滑道機械化下水82.3.2兩支點縱向滑道機械化下水82.3.3楔形下水車縱向機械化下水92.3.4 變坡度橫移區(qū)縱向滑道機械化下水92.3.5 高低軌橫向滑道機械化下水102.3.6梳式滑道機械化下水102.3.7 升船機下水102.3.8 浮船塢下水112.4 氣囊式下水11第三章 氣囊式下水123.1 氣囊式下水定義123.2 氣囊式下水簡介133.3氣囊式下水過程133.4 氣囊式下水后的各種實驗143.5 船舶氣囊下水過程結(jié)構(gòu)應(yīng)力變化的測試與分析143.5

4、.1 測試系統(tǒng)組成143.5.2 測點布置153.5.3 結(jié)果與討論153.5.4 甲板應(yīng)力測試結(jié)果153.5.5縱向傾角測試153.5.6結(jié)論163.6 氣囊下水安全性評估方法研究173.7氣囊下水工藝的發(fā)展歷史與應(yīng)用現(xiàn)狀17結(jié) 論18致 謝19參 考 文 獻20第一章 緒論1.1 引言船舶是一種運動的大型鋼結(jié)構(gòu)。船舶下水是在船舶建造工程大部分完工之后，將船從建造船臺上移至水域的工藝建造過程，因此，船舶下水是船舶建造過程中最為重要的工序之一。船舶下水具有危險，如稍有疏忽，會造成重大的損失。長期以來，人們對船舶的下水作業(yè)十分重視，為此做了大量的研究工作，并創(chuàng)造了多種船舶下水的方法。如：滑道式下

5、水、軌道式下水、塢內(nèi)下水等等。江蘇省是一個造船大省，它的造船區(qū)域主要集中在長三角的長江沿岸。多為中小型造船企業(yè)。它們在船臺建造的投資額占船廠建設(shè)投資比例相當(dāng)高,尤其每個船臺配備專用的船舶下水裝置,其費用就會增加。使用氣囊下水工藝,可以多船臺共用一套下水設(shè)備,大大的節(jié)約了船廠基本投資,也縮短了船廠建設(shè)周期。這種可以移動的船舶下水設(shè)備,造就了專業(yè)的船舶下水公司,使船舶下水可以進行社會化合作,大大提高了經(jīng)濟效益。由于有了專業(yè)的船舶下水公司,在船舶氣囊下水這一技術(shù)領(lǐng)域就會進行科學(xué)的計算,編制下水工藝,對船舶下水的安全性有極大的提高。1.2船舶概述船舶作為一種水上交通工具，發(fā)展至今大約有五千多年歷史。從

6、遠古的獨木舟發(fā)展到現(xiàn)代各類船舶，其發(fā)展歷程如下。1.2.1以造船材料的發(fā)展劃分1、木船時代 19世紀以前，船舶幾乎都是木材建造的。2、鐵船時代 19世紀50年代開始進入鐵船全盛時期，時間較短，僅二三十年時間。3、鋼船時代 19世紀80年代開始至今，絕大部分船舶均采用鋼材建造。20世紀40年代以前都采用鉚接結(jié)構(gòu)，以后部分船舶采用焊接結(jié)構(gòu)，50年代以后基本上都采用焊接結(jié)構(gòu)。1.2.2以推進裝置的發(fā)展劃分1、舟筏時代 獨木舟起源于石器時代，后被木筏、竹筏、獸皮做成的皮筏所取代。進入青銅器時代以后，出現(xiàn)了木板船。舟筏時代所用的推進工具是木制的槳、櫓或竹制的篙。2 、帆船時代 遠在公元前四千年就出現(xiàn)了帆

7、船，15世紀到19世紀中葉為帆船的鼎盛時期，直到19世紀70年代以后逐漸被新興的蒸汽機船所取代。3、蒸汽機船時代 蒸汽機船包括往復(fù)式蒸汽機船和回轉(zhuǎn)式汽輪機船兩種類型。1807年，世界上第一艘往復(fù)式蒸汽機船“克萊蒙特”號在美國建成并試航成功，從此船舶進入了機械動力代替自然力的新紀元。1894年至1896年世界上第一艘新型的回轉(zhuǎn)式蒸汽輪機船 “透平尼亞”號在英國建成。由于往復(fù)式蒸汽機的效率較低，重量和尺度相對較大，20世紀50年代開始，往復(fù)式蒸汽機船逐漸被淘汰。4、柴油機船時代 20世紀初柴油機開始應(yīng)用于船舶。1904年世界上第一艘柴油機船“萬達爾”號在俄國建成。由于柴油機熱效率高、經(jīng)濟可靠，因而

8、得到廣泛應(yīng)用。40年代末，柴油機船噸位就已超過蒸汽機船，目前世界船隊中柴油機船占絕對優(yōu)勢。動力推進船舶的推進器經(jīng)歷了一個從明輪到螺旋槳的發(fā)展過程。最早往復(fù)式蒸氣機驅(qū)動的是明輪，從1836年開始試驗用螺旋槳作為船舶推進器，到1861年左右就不再大批建造明輪推進器的船舶了。目前，絕大多數(shù)的船舶均采用螺旋槳作為推進器。1.2.3現(xiàn)代船舶的發(fā)展特點近五十多年來，船舶發(fā)展的突出特點是：專業(yè)化、大型化、自動化。最早的專業(yè)化運輸船舶，主要是運輸散裝石油的油船，其它海上貨運船舶專業(yè)化，大體是從20世紀50年代才迅速發(fā)展起來的。首先是干散貨船舶與雜貨船的分離，出現(xiàn)了礦砂船、散貨船（運載谷物、煤等）、散貨與石油兼

9、用船。50年代末期，又出現(xiàn)了設(shè)有制冷設(shè)備的液化氣體船，以及液體化學(xué)品船。將件雜貨集裝箱化運輸，產(chǎn)生了集裝箱船，滾裝船、載駁船，還有專門運輸汽車的汽車運輸船。船舶大型化可以降低單位造價，有利于降低運輸成本。20世紀50年代以后，商船向大型化發(fā)展非常迅速，特別表現(xiàn)在遠洋船舶中的大型油輪及礦砂船和兼用船的出現(xiàn)。最大船型的驚人發(fā)展，是戰(zhàn)后油船發(fā)展的最大特點，如：1950年最大油船的載重量dw=2.8萬噸，到1980年的最大油輪為dw=56.3萬噸，載重量增加了20多倍。不過從八十年代以后，巨型油輪的數(shù)量逐漸減少。近幾十年來，船舶自動化的程度越來越高，不少的船舶實現(xiàn)了機艙管理全自動化，這是當(dāng)代船舶發(fā)展又

10、一大進步。1.2.4船舶分類船舶分類方法很多，通?？砂创坝猛尽⒑絽^(qū)、推進動力的型式、推進器的型式、機艙位置、造船材料、航行狀態(tài)以及上層建筑的結(jié)構(gòu)型式等進行分類。其中，多數(shù)船舶是按船舶的用途分類來稱呼的。（一）按船舶用途分類軍用船用于從事作戰(zhàn)或輔助作戰(zhàn)的各種艦艇。民用船包括運輸船、工程作業(yè)船、漁業(yè)船、工作船舶等。1）運輸船 運輸船又稱商船，是指從事水上客貨運輸?shù)拇?。大致可分為八個類型：（1）客船、客貨船、渡船；（2）普通貨船（即雜貨船）；（3）集裝箱船、滾裝船、載駁船；（4）散糧船、運煤船、礦砂船；（5）油船、液化氣體船、液體化學(xué)品船；（6）多用途散貨船，包括礦砂/油兩用船、礦砂/散貨/油三

11、用船；（7）特種貨船，指運木船、冷藏船、汽車運輸船等；（8）駁船，有拖輪拖帶和頂推船頂推兩種運輸方式。2）工程作業(yè)船 是指在港口、航道等水域從事各種工程作業(yè)的船舶。主要有挖泥船、打撈船、測量船、超重船、打樁船、鉆探船等。3）漁業(yè)船 是指從事捕魚和漁業(yè)加工的船舶。主要有拖網(wǎng)漁船、圍網(wǎng)漁船、刺網(wǎng)漁船、延繩釣漁船、捕鯨船、捕海獸船、捕蝦船和捕蟹船，以及漁業(yè)加工船、漁業(yè)調(diào)查船等。4）工作船舶 工作船舶又稱為特殊用途船，是指為航行進行服務(wù)工作或其他專業(yè)工作的船舶，諸如破冰船、引航船、供應(yīng)船、消防船、航標(biāo)船、科學(xué)調(diào)查船、航道測量船等。（二）按航區(qū)分類遠洋船舶 能在環(huán)球航線上航行的船舶，即通常所指的能航行于

12、無限航區(qū)的船舶。近海船舶 指航行于距岸不超過200海里海域（個別海區(qū)不超過120海里或50海里）的船舶，即航行于近海航區(qū)的船舶，可以來往于鄰近國際間港口。3、沿海船舶 指航行于距岸不超過20海里海域（個別海區(qū)不超過10海里）的船舶，即沿海岸航行的船舶。4、內(nèi)河船舶 在內(nèi)陸江河中航行的船舶。（三）按推進動力的型式分類1、蒸汽機船 以往復(fù)式蒸汽機為主機的船舶。2、汽輪機船 以回轉(zhuǎn)式蒸汽輪機為主機的船舶。3、柴油機船 以柴油機為主機的船舶。4、燃氣輪機船 以燃氣輪機為主機的船舶。5、電力推進船 由主機帶動主發(fā)電機發(fā)電，再通過推進電動機驅(qū)動螺旋槳的船舶。6、核動力船 利用核燃料在反應(yīng)堆中發(fā)生裂變反應(yīng)放

13、出的巨大熱能，產(chǎn)生蒸汽供汽輪機主機工作的船舶。（四）按推進器型式分類1、螺旋槳船 以螺旋槳為推進器的船舶，常見的有定距槳船和調(diào)距槳船兩種。2、平旋推進器船 以平旋輪為推進器（又稱為直翼推進器）的船舶。3、明輪船 以安裝在船舶兩舷或船尾的明輪為推進器的船舶。4、噴水推進船 利用船內(nèi)水泵自船底吸水，將水流從噴管向后噴出所獲得的反作用力作為推進動力的船舶。5、噴氣推進船 將航空用的噴氣式發(fā)動機裝在船上以供推進用的船舶。第二章 船舶下水方式船舶下水是當(dāng)船舶建造工程大部分完工之后，利用某種下水設(shè)備，將船舶從建造區(qū)移至水域區(qū)的工藝過程。由于船臺(或造船塢)的施工條件要比舾裝碼頭優(yōu)越得多，所以應(yīng)當(dāng)想方設(shè)法盡

14、量擴大下水前的船舶完千量，以提高造船的綜合生產(chǎn)能力，縮短造船的總周期。船舶下水意味著船舶的大部分工作都已經(jīng)完成，所以當(dāng)船舶下水的時候，都要舉行慶祝儀式。 隨著造船工藝的發(fā)展，預(yù)舾裝工藝的應(yīng)用達到相當(dāng)高的程度。目前，在一般船廠中，下水前的船舶舾裝完工量往往可達7080，甚至超過9095。為了船舶下水，船廠根據(jù)自身的條件和生產(chǎn)的要求，可選擇各種不同的下水方式和廠水設(shè)施。按船舶下水原理可分為：重力式下水、漂浮式下水、機械化下水和氣囊式下水四大類。2.1 重力式下水重力式下水又分縱向涂油滑道下水、縱向鋼珠滑道下水和橫向涂油滑道下水三種，這也是主要的重力式下水方式。2.1.1 縱向涂油滑道下水縱向涂油滑

15、道下水是船臺和滑道一體的下水設(shè)施，其歷史悠久，經(jīng)久耐用。下水操作時先用一定厚度的油脂澆涂在滑道上以減少摩擦力，這種油脂以前多采用牛油，現(xiàn)在多使用不同比例的石蠟、硬脂酸和松香調(diào)制而成。然后將龍骨墩、邊墩和支撐全部拆除，使船舶重量移到滑道和滑板上，再松開止滑裝置，船舶便和支架、滑板等一起沿滑道滑入水中，同時依靠自身浮力漂浮在水面上，從而完成船舶下水。這種下水方式適用于不同下水重量和船型的船舶，具有設(shè)備簡單、建造費用少和維護管理方便的優(yōu)點；但也存在較大的缺點：下水工藝復(fù)雜；澆注的油脂受環(huán)境溫度影響較大，會污染水域；船舶尾浮時會產(chǎn)生很大的首端壓力，一些裝有球鼻艏和艏聲吶罩20 的船舶為此不得不加強球首

16、或暫不裝待下水后再入塢安裝；船舶在水中的沖程較大，一般要求水域?qū)挾扔写滤翱傞L的數(shù)倍長度，必要時還要在待下水船舶上設(shè)置錨裝置或轉(zhuǎn)向裝置，利用拖錨或全浮后轉(zhuǎn)向的方式來控制下水沖程。2.1.2 縱向鋼珠滑道下水這種方式是用一定直徑的鋼珠代替油脂充當(dāng)減摩裝置，使原來的滑動摩擦變?yōu)闈L動摩擦，降低滑板和滑道之間的摩擦阻力，鋼珠可以重復(fù)使用，經(jīng)濟性較好。鋼珠滑道下水裝置主要由高強度鋼珠、保距器和軌板組成。保距器每平方米裝有12個鋼珠。木質(zhì)的滑板和滑道上各有一層鋼制軌板以防被鋼珠壓壞，在滑道末端設(shè)有鋼珠網(wǎng)袋以承接落下的鋼珠和保距器。這種下水方式使用啟動快，滑道坡度小，滑板和滑道的寬度也較小，鋼珠可以回收

17、復(fù)用，其下水裝置安裝費用和使用費用都比油脂滑道低。而且不受氣候影響，下水計算比較準(zhǔn)確。但初始投資大、滑板比較笨重、振動大。2.1.3 橫向涂油滑道下水這種方式是指船舶下水是按船寬方向滑移的，不是船尾首先進入水中而是船舶的一舷首先入水。這種方式由于同時使用的滑道多，易造成下水滑移速度不一樣，造成下水事故，而且跌落式下水船舶橫搖劇烈，船舶受力大，對船舶橫向強度和穩(wěn)性要求較高。2.2 漂浮式下水漂浮式下水是一種將水用水泵或自流方式注入建造船舶的大坑里依靠船舶自身的浮力將船浮起的下水方式。最常見的是造船塢下水。漂浮式下水使用的船塢分兩種，即造船塢和修船塢，造船塢比較寬淺而修船塢比較深。造船塢下水是一種

18、簡便易行的下水方式，其安全性、工藝簡單性比較好。盡管造船塢造船方式初始投資較大，但是仍是建造vlcc的唯一手段。造船塢是用來建造船舶和船舶下水的水工建筑物，有單門的，雙門的和母子塢等多種形式，基本結(jié)構(gòu)是由塢底板、塢墻、塢門和泵房等組成。塢門本身具有壓載水艙和進排水系統(tǒng)，安裝到位后將水壓入塢門水艙內(nèi)，塢門會下沉就位，就在塢外海水的壓力下緊緊壓在塢門口，再將塢內(nèi)的水抽干就可以在塢內(nèi)造船了。船舶建造完成后，通過進排水系統(tǒng)將塢外水域的水引入塢內(nèi)，船舶依靠浮力起浮，待塢內(nèi)水面和塢外一致時就可以排出塢門內(nèi)的壓載水起浮塢門并脫開塢門，然后將船舶用拖船拖出船塢，塢門復(fù)位進入下一輪造船。2.3 機械化下水2.3

19、.1 縱向船排滑道機械化下水船舶在帶有滾輪的整體船排或分節(jié)船排上建造，下水時用絞車牽引船排沿著傾斜船臺上的軌道將船舶送入水中，使船舶全浮的一種下水方式。分節(jié)式船排每節(jié)長度是 3-4米，寬度是骨干產(chǎn)品船寬的80，高度在0.4米到0.8米間。由于位于船艏的那節(jié)船排要承受較大的首端壓力，因此要特別加強其結(jié)構(gòu)，因此 分為首節(jié)船排和普通船排兩種。由于船排頂面與滑道平行，而且高度只有0.4-0.8米，所以其滑道水下部分較短，滑道末端水深較小，采用撓性連接的分節(jié)船排時由于船排可以在船舶起浮后在滑道末端靠攏，則可以進一步降低滑道水下部分長度和降低末端水深。這種滑道技術(shù)要求較低，水工施工較簡單，投資也較小，而且

20、下水操作平穩(wěn)安全，主要適用于小型船廠。但由于船排高度小，船底作業(yè)很不方便，一次僅適用小型船舶的下水作業(yè)。 為提高船排滑道的利用率，可以設(shè)置橫移坑和多船位水平船臺和縱向傾斜滑道組合，可以大大提高縱向船臺的利用率。2.3.2兩支點縱向滑道機械化下水這種下水使用兩輛分開的下水車支撐下水船舶，它可以直接講船舶從水平船臺拖曳到傾斜滑道上從而使船舶下水。這種滑道是用一段圓弧將水平船臺和傾斜滑道連接起來，以便移船時可以平滑過渡。具有結(jié)構(gòu)簡單、施工方便、操作容易的優(yōu)點，缺點是由于只有兩輛下水車支撐船舶首尾，對船舶縱向強度要求很高，在尾浮時會產(chǎn)生很大的首端壓力，因此只適用縱向強度很大的船舶。2.3.3楔形下水車

21、縱向機械化下水這種滑道上的下水車架面是水平的或稍有坡度，船舶下水時是平浮起來的，不會產(chǎn)生首端壓力，下水工藝簡單可靠，適用于較大的船舶下水。把它用橫移坑和多船位水平船臺連接起來可以提高滑道使用效率，是一種比較理想的縱向機械化下水設(shè)施。缺點是下水車尾端過高，要求滑道末端水深較大，因而導(dǎo)致水工施工量大，投資大，且滑道末端易被淤泥覆蓋，選用時要充分考慮水文條件。2.3.4 變坡度橫移區(qū)縱向滑道機械化下水這種下水方式的橫移區(qū)由水平段和變坡段兩部分組成。側(cè)翼布置有多船位水平船臺的橫移區(qū)，因移船的需要使橫移車軌道呈水平狀態(tài)，故稱水平段；變坡度的橫移區(qū)其軌道只有一組仍為水平，其它各組均帶有坡度，這些軌道的坡度

22、能使橫移車在橫移過程中逐步改變其縱向坡度，最后獲得與縱向滑道相同的坡度，故稱為變坡段。同時，為使橫移車在變坡段仍保持橫向水平，帶坡度軌道均采用高低兩層軌道的方式。 由于橫移區(qū)具有變坡功能，所以采用縱向傾斜滑道下水。同時，可以在下水滑道縱向軸線處建造一座縱向傾斜船臺。通過橫移車在水平段實現(xiàn)與水平船臺的銜接；在變坡段末端實現(xiàn)與縱向傾斜船臺、下水滑道的銜接，使一種下水設(shè)施可以供兩種船臺使用。而且這種滑道是用船臺小車兼做下水滑車的，故滑道末端水深較小，滑道建設(shè)投資小。 但是，這種下水方式和所有采用縱向下水工藝滑道一樣存在船舶尾浮時較大的首端壓力。 一般這種方式多用于國內(nèi)碼頭岸線緊張而腹地廣大的漁船修造

23、廠和中小型船廠，修造船可以在內(nèi)場水平船臺進行，只設(shè)一條下水滑道，減少滑道水下部分的養(yǎng)護工作量。 這種下水方式在使用時可以人工控制載有待下水船舶的船臺小車的速度，必要時可以停止下水。也可以用于船舶的上排修理。2.3.5 高低軌橫向滑道機械化下水這種滑道由滑道斜坡部分和橫移區(qū)兩部分組成。這種方式具有布置簡單、架面較低、斜坡部分受力時不致出現(xiàn)深陷得凹槽等優(yōu)點，同時可以在橫移區(qū)側(cè)翼布置多船位水平船臺，機械化程度較高和操作簡單可靠，對水域的寬度和深度得要求都比縱向下水小的多，下水最大重量5000噸。但這種方式水工建筑復(fù)雜，鋪軌精度高，造價高。2.3.6梳式滑道機械化下水由斜坡滑道和水平橫移區(qū)組成，而且和

24、橫移區(qū)側(cè)翼的多船位水平船臺連接，船臺小車和下水車式分別單獨使用。在斜坡滑道部分鋪設(shè)若干組軌道，每組軌道上有一輛單層楔形下水車，每輛下水車有單獨的電動絞車控制。斜坡滑道部分和橫移區(qū)的軌道交錯排列，位于軌道錯開地區(qū)處于同一水平處的連線稱為o軸線，水平軌道和斜坡滑道互相伸過o軸線一定長度，形成高低交錯的梳齒，所以稱為梳式滑道，其作用是將水平船臺上的待下水船舶轉(zhuǎn)載到楔形下水車上。 具體操作時，將船舶置于船臺小車上，開動船臺小車做縱向運動，待船舶移到橫移區(qū)的縱向軌道和橫向軌道交錯處時啟動小車下部的液壓提升裝置提升船臺小車的走輪，將車架旋轉(zhuǎn)90度后落下走輪到橫移軌道上，開動船臺小車將船舶運動到o軸線處，再

25、次啟動船臺小車上的提升裝置將船舶略為升高，此時用電動小車將楔形下水車托住船舶，降下船臺小車的提升裝置并移開船臺小車，船舶即座落在下水車上，最后開動下水車上的電動絞車將船舶送入水中完成下水作業(yè)。 船臺小車和下水車各自有單獨的電動絞車，免去穿換鋼絲的麻煩，提高了作業(yè)的安全性和作業(yè)效率；下水車的輪壓較低，對斜坡滑道的施工精度要求較低；各個區(qū)域的建設(shè)獨立性較強，可以分期施工。但由于自備牽引設(shè)備，船臺小車結(jié)構(gòu)復(fù)雜，維修繁瑣；船臺小車走輪轉(zhuǎn)向和o軸線處換車作業(yè)麻煩，使用船廠不多。2.3.7 升船機下水升船機就是在岸壁處建造的一個承載船舶的大型平臺，利用卷揚機做垂直升降的下水設(shè)施。根據(jù)平臺和移船軌道的相對位

26、置分為縱向和橫向兩種類型。船舶下水時首先驅(qū)動卷揚機將升船機平臺與移船軌道對準(zhǔn)并用定位設(shè)備固定之，船舶在移船小車的承載下移到平臺上就位，帶好各種纜索，解除定位設(shè)備，卷揚機將升船機平臺連同下水船舶降入水中，船舶會在自身浮力作用下自行起浮。2.3.8 浮船塢下水利用浮船塢做下水作業(yè)。 浮塢下水設(shè)施具有能與多船位水平船臺對接的能力，造價較低，建造周期亦短，下水作業(yè)平穩(wěn)安全，但作業(yè)復(fù)雜，多數(shù)時候要配備深水沉塢坑。根據(jù)船舶入塢的方式分為縱移式和橫移式?？v移式的浮塢中心線和水平船臺移船軌道平行，可以采用雙墻式浮塢，船舶入塢按船長方向移動。上海江南和廣州黃埔使用此類浮塢。橫移式浮塢多使用單墻式浮塢，也可以使用

27、雙墻式浮塢，但這種浮塢的一側(cè)塢墻可以拆除，使用時將浮塢橫靠在水平船臺之岸壁，用行車拆去靠岸一側(cè)塢墻，將船舶拖入浮塢，再將活動塢墻裝復(fù)做下水作業(yè)。2.4 氣囊式下水氣囊下水方式，它依靠船底下多個氣囊的滾動使船移動、下水或上坡。寬大的接觸面積使船底承受的壓力很均勻。但是由于氣囊受力不能夠很大，所以氣囊下水就限制了船舶的重量。氣囊下水技術(shù)，具有安全可靠、投資少、見效快、減輕工人勞動強度、不損害船體、適應(yīng)能力強等優(yōu)點。圖2-1為氣囊下水示意圖：圖2-1 氣囊下水示意圖第三章 氣囊式下水3.1 氣囊式下水定義氣囊下水是指以起重氣囊和滾動氣囊為主要工具，將船舶承托在氣囊上，從修、造場地移入水域的下水方法。

28、利用氣囊的低充氣壓力、大承載面積以及大變形式后仍容易滾動的特點，先用起重氣囊將船舶從墩木上抬起，擱置于滾動氣囊上，然后通過鋼纜牽引和氣囊的滾動，使船舶緩慢的滑入水中。目前，我國中小型船舶生產(chǎn)企業(yè)普遍采用氣囊下水方式，雖然它具有經(jīng)濟便利等優(yōu)點，但是與傳統(tǒng)的滑道式下水、軌道式下水、塢內(nèi)下水等下水方式相比，氣囊下水方式還存在缺乏理論支撐，實際操作中不規(guī)范等問題。重物起重移運、船舶上下水用氣囊（圖3-1氣囊式下水實況），是一種具有我國自主知識產(chǎn)權(quán)的創(chuàng)新產(chǎn)品，目前已廣泛應(yīng)用在船舶上下水、沉箱起重移圖3-1氣囊式下水實況水下安裝工程的助浮等領(lǐng)域。船用氣囊的應(yīng)用受場地限制少，無需大型的機械設(shè)備，因此能夠縮短

29、工程周期、節(jié)省大量資金。經(jīng)過二十多年的發(fā)展實踐，證明這種產(chǎn)品具有安全高效、綠色環(huán)保、機動靈活等特點。 船用氣囊的生產(chǎn)和應(yīng)用主要參照兩個行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)來執(zhí)行：cb/t3795船舶上排、下水用氣囊、cb/t3837船舶用氣囊上排、下水工藝要求。 國防科工委制定的船舶生產(chǎn)企業(yè)生產(chǎn)條件基本要求及評價方法中，首次將氣囊下水作為一種認可的下水方式列入其中，并規(guī)定二級類企業(yè)允許采用氣囊下水方式，同時對采用氣囊下水的設(shè)施設(shè)備也提出了相應(yīng)的要求。 氣囊下水的現(xiàn)狀是理論體系的建立遠遠落后于實踐的發(fā)展，因此存在一些關(guān)于氣囊下水安全性的爭議。3.2 氣囊式下水簡介氣囊下水是我國首創(chuàng)的船舶上、下水新工藝。它依靠船底下多個氣囊

30、的滾動使船移動、下水或上坡。寬大的接觸面積使船底承受的壓力很均勻。氣囊下水技術(shù)，具有安全可靠、投資少、見效快、減輕工人勞動強度、不損害船體等優(yōu)點。使用氣囊下水工藝,可以多船臺共用一套下水設(shè)備,大大的節(jié)約了船廠基本投資,也縮短了船廠建設(shè)周期。這種可以移動的船舶下水設(shè)備,造就了專業(yè)的船舶下水公司,使船舶下水可以進行社會化合作,大大提高了經(jīng)濟效益。3.3氣囊式下水過程采用氣囊下水方式，首先清空船底和兩側(cè)的雜物，將船舶后方的空地整平帶有一定坡度的斜坡以保證船舶靠自身重力下水時無阻礙，并用卷揚機牽引索具將船舶固定以防止其囊充氣過程中船舶移動。若船舶在船臺上則清空場地即可。若船舶距離岸線太遠靠自身重力無法

31、移動，則需要后方用卷揚機靠機械動力使船舶后移。然后將氣囊拖至船舶下方并排列至水岸。氣囊間距離有船舶長度和重量而定。最后用空氣壓縮機向氣囊注入高壓空氣。待船舶底板上升至胎架上方一定高度時檢查氣囊壓力是否安全、有無漏氣等現(xiàn)象。沒有則放繩索讓船舶慢慢向水中移動。在此過程中要不斷檢查氣囊的壓力是否在安全范圍內(nèi)。當(dāng)船尾入水并產(chǎn)生艉浮力是卷揚機停止工作。打開滑扣，船舶靠自身重力滑入水中。入水距離達到船長2-3倍時拖輪靠近并用纜繩將船舶拖至舾裝碼頭。3.4 氣囊式下水后的各種實驗船舶下水后的實驗對于船舶的交船周期很重要。在船舶整體焊接完成時就可以做一些試驗：氣密試驗、沖水試驗、煤油試驗等。船舶下水后可以做水

32、密試驗，打開艙門進入貨艙中查看是否漏水。這樣比船舶建造時作水密試驗要節(jié)省時間和成本。然后就是系泊試驗和航行試驗。系泊試驗：主機碼頭試車、發(fā)電機組試驗、空壓系統(tǒng)試驗、起錨設(shè)備試驗、操舵設(shè)備的檢查與試驗、輔助鍋爐的檢查、船舶救生設(shè)備試驗、消防系統(tǒng)的檢驗、起貨設(shè)備的試驗傾斜試驗、其他試驗。航行試驗：試航前的準(zhǔn)備：加油、水、電等物資、主機試航試驗、測速試驗、操舵試驗、拋錨試驗、回轉(zhuǎn)試驗及慣性試驗：集中常用導(dǎo)航設(shè)備的實驗：磁羅經(jīng)、陀螺羅經(jīng)、測向儀、計程儀、測深儀等。3.5 船舶氣囊下水過程結(jié)構(gòu)應(yīng)力變化的測試與分析3.5.1 測試系統(tǒng)組成 （1)橋 盒 ye29003由于 傳輸線 路較 長 ，在 10n3

33、0m之間，配接專用電橋盒 ye29003以提高測 量精度采用 l4橋測量，配置補償片，橋盒內(nèi)電阻為 120q精密電阻 （2)多路模擬量轉(zhuǎn)換卡pcld788由l6路輸入和 l 路輸出構(gòu)成，最大切換時間6 通道的切換由多數(shù)字 量輸出pcld734控制（3)動態(tài)應(yīng)變儀 ye3817它是一種數(shù)顯式直流拱橋 高性能多通道信號放大器，可測量毫伏級交、直流電 壓測量時，拱橋電壓 dc6v，放大倍數(shù) 2k，衰減頻 率 lkhz，標(biāo)定 1000 時顯示電壓 6v正式開始之前 按平衡按鈕，讓所有通道平衡，觀察各通道顯示值，如果顯示值偏大，檢查線路連接及應(yīng)變片粘貼是否牢 固當(dāng)船舶下水時，切斷該船舶與外部的電源連接，

34、此 時采用ups供電，須再做一次平衡 （4)模擬信號調(diào)理板 pcld8115在該板上直接制 作低通濾波器或分壓電路 （5)高精度模數(shù)采集卡pcl816該卡具有 l6路分 辨率，采樣速率可達 100ks同時該板卡也具備 l6路 數(shù)字量輸入腧出3.5.2 測點布置 船底應(yīng)力的測試點位于中部肋位外底板內(nèi)側(cè)，甲板處應(yīng)力的測試點位于 中部肋位上甲板處，順船長方向布置3.5.3 結(jié)果與討論設(shè)置同步信號，以船舶下水的實際時間統(tǒng)一所有測試的結(jié)果3.5.4 甲板應(yīng)力測試結(jié)果 在下水前，上甲板測點應(yīng)力值恒定，船舶置于氣囊上呈微中垂?fàn)顟B(tài)；在氣囊充氣階段，測 點處應(yīng)力由壓縮轉(zhuǎn)變?yōu)槔觳⒀杆僭龃?此時船舶處于中拱狀態(tài)，

35、且向水域移動；在船艉下水時，船舶由中拱迅速轉(zhuǎn)化為中垂?fàn)顟B(tài)，此時，由于浮力大多集中在船艉，浮力矩較大，使測點處的最大壓縮應(yīng)力變大；自船艉入水階段后期，船舶逐漸起浮，由于船 艉浮力向船艏分散使船舶中垂?fàn)顟B(tài)減弱；一段時間后船舶全浮，船舶在自重和浮力的作用下處于中垂?fàn)顟B(tài)，測點應(yīng)力值約為減小目未變，氣囊尚未入水；在船舶下水時間，部分氣囊滾入水中，船底支撐氣囊數(shù)量的隨船體的下滑而減少，船中肋位的船底應(yīng)力由拉伸應(yīng)力轉(zhuǎn)變?yōu)閴嚎s應(yīng)力并呈現(xiàn)出有規(guī)律地增大，到后期僅有少數(shù)氣囊支撐，此時應(yīng)力達到最大值；在下水時，測點處附近在較短的時間內(nèi)由壓縮應(yīng)力轉(zhuǎn)變?yōu)槔鞈?yīng)力，表明測點處已無氣囊支撐，船中肋位橫截 面已移出船臺，船體

36、僅受自身重量，浮力及首部少數(shù)氣囊支撐而平衡；，起初由于船艉入水后浮力較為集中，船體梁在艉部集中的浮力、自重及艏部氣囊反力的作用下平衡，測點處拉伸應(yīng)力較大，隨后，約在下水時刻為時，船體起浮，船底艉部集中的浮力逐漸沿船長方向分散 ，測點處拉伸應(yīng)力也減少；在后船舶完全入水，船體處于自由中垂?fàn)顟B(tài)。從船底測點處應(yīng)力變化可知，其最大值已超過許用應(yīng)力，必須采取加強措施，或?qū)ο滤桨高M行進一步改進3.5.5縱向傾角測試 為了進一步研究船舶在下水過程中的縱向角度變化，以便對船舶是否發(fā)生艉落作出判斷，采用傾角儀在開始階段，船體擱置在氣囊上加速向水域移動，在重力的作用下自由變形，測點處以拉伸應(yīng)力為 主，應(yīng)力的大小隨

37、氣囊滾過該測點的位置有規(guī)律繞一 水平軸變化，船底支撐氣囊數(shù)對縱向角度進行測量，傾角儀安裝于船中肋位內(nèi)底板縱中剖面處，：滑行開始階段，下水船舶縱向角度變化不大，約為氣囊初始高度及船臺傾角；當(dāng)船舶已滑行一半船長時，船舶縱向角度。突然增加；后浮力矩的增加使船舶縱向傾角變回到原來數(shù)值。，隨后在船長方向上船體自身重量、浮力及波浪等因素的作用下縱搖并自由平衡。（3-2為氣囊下水船體受力圖）圖3-2氣囊下水船體受力圖3.5.6結(jié)論通過對該船 船中肋位上甲板和船底應(yīng)力的測試分析及下水船舶縱向角度的測量，可以得到如下結(jié)論： 1)該船在下水過程中發(fā)生艉落現(xiàn)象，而之前預(yù)測的 “艉下垂”現(xiàn)象并不明顯；發(fā)生艉落時，局部

38、結(jié)構(gòu)可能因船臺末端少數(shù)氣囊的支撐發(fā)生了永久性變形；2)在船舶氣囊下水過程中，船舶結(jié)構(gòu)應(yīng)力的變化主要取決于船舶下水重量、重心的縱向位置、潮位的高低、船臺及氣囊下水的工藝等因素當(dāng)下水潮位一定時，下水船舶的重心縱向位置過前會造成艉浮時艏部氣囊反力值過大，而縱向位置過后又會造成滑行過程中船臺末端反力值過大，甚至出現(xiàn)彎折另一方面，當(dāng)其他因素一定時，船臺的坡度和水下延伸長度也會影響氣囊下水過程中船體的應(yīng)力變化，延長船臺在水中的長度，增加艉浮前支撐船體的氣囊總數(shù)，使船底集中應(yīng)力分散，有利于改善船體結(jié)構(gòu)性能：至于這些因數(shù)的改變對船體結(jié)構(gòu)性能的改善程度有待進一步計算論證。3.6 氣囊下水安全性評估方法研究氣囊下

39、水是船舶下水的一種創(chuàng)新方式,但是氣囊下水過程中船體強度和氣囊的安全性還沒有定量的計算方法.近年采用氣囊下水的船舶重量不斷增大,下水安全性問題日益突出.本文考慮氣囊剛度的非線性、下水過程中船體的力平衡條件等,提出了一種基于全船結(jié)構(gòu)有限元分析的船體結(jié)構(gòu)和氣囊安全性評估方法.研究的內(nèi)容和結(jié)果是緊密結(jié)合工程實際的.(1)考慮氣囊壓縮變形的非線性,研究了一種預(yù)報氣囊剛度的有效方法;(2)基于彈性下水理論,研究了一種考慮彈性基座剛度非線性變化的船體梁運動和受力的計算方法;(3)提出了直接采用全船結(jié)構(gòu)有限元分析計算船體結(jié)構(gòu)應(yīng)力和氣囊受力的方法;(4)對某型實船進行了氣囊下水的安全性分析,并與文獻的結(jié)果進行比

40、較,驗證了氣囊下水工藝的優(yōu)越性和本文建議方法的準(zhǔn)確性。3.7氣囊下水工藝的發(fā)展歷史與應(yīng)用現(xiàn)狀 安全氣囊系統(tǒng)稱為srs，相對于安全帶，安全氣囊只是一個輔助保護設(shè)備。安全氣囊是用帶橡膠襯里的特種織物尼龍制成，工作時用無害的氦氣填充。此系統(tǒng)由一個傳感器激活，該傳感器用于監(jiān)視碰撞中汽車速度減小的程度。在碰撞發(fā)生的早期，安全氣囊開始充氣，安全充氣大約需要0.03秒。安全氣囊可以非?？斓乃俣瘸錃馐种匾@能確保當(dāng)乘客的身體被安全帶束縛不動而頭部仍然向前行進時，安全氣囊能及時到位。在頭部碰到安全氣囊時，安全氣囊通過氣囊表面的氣孔開始排氣。氣體的排出有一定的速率，確保讓人的身體部位緩慢地減速。由于安全氣囊彈開充氣的速度可高達320公里/小時，碰撞時如果人的乘坐姿勢不正確，將給人帶來嚴重的傷害。 如果前排裝備了安全氣囊，不要讓6歲或140cm以下的兒童坐在前座，更不要將嬰兒座椅安置在前乘客座。 安全最為重要 現(xiàn)場爆破的安全氣囊是volvos80的雙段式前安全氣囊，分為兩段激活式，能夠根據(jù)碰撞強度設(shè)定氣