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1、胡洋洋，等：船舶氣囊下水運動受力計算與校核11船舶氣囊下水運動受力計算與校核胡洋洋，楊關良，陳軍，孫金哲（海軍工程大學，武漢430033）摘要：在氣囊下水過程中，如何計算氣囊受力變化情況，保證氣囊下水的安全性一直是一個亟待解決的課題。分析了船舶氣囊下水過程，研究了在移船過程中氣囊布置數(shù)量、間距、所受壓力以及承載力的變化，并以某型船為例，進行了氣囊受力計算，校核了氣囊壓力，論證了下水的安全性。關鍵詞：船舶；氣囊下水；受力分析；承載力計算中圖分類號：U671.5文獻標識碼：A文章編號：1005-9962(20
2、11)04-0008-04Abstract:Itremainsanurgenttasktofindawaytocalculatetheforcechangesoftheairbagsduringthelaunchingprocesssoastoensurethesafetyoftheship.Thispaperanalyzestheprocessofshiplaunchingbyairbagsandstudiestheinfluenceofairbagquantityandspacingonpressur
3、evariationandbearingcapacityvariation;andtakesacertaintypeofshipasanexampletocalculatetheforceandcheckthepressureoftheairbagssoastoprovethesafetyofthelaunchingprocess.Keywords:ship;launchingbyairbags;forcecalculation;bearingcapacitycalculation胡洋洋，等：船舶氣囊下水
4、運動受力計算與校核110引言船舶下水是船舶建造過程中一個重要的環(huán)節(jié)，傳統(tǒng)的下水方式主要是縱向重力式下水，即船舶在本身重力的作用下沿船臺傾斜滑道滑入水中。但是傳統(tǒng)的船臺成本造價較高，尤其船臺需要配備專用的下水裝置，使其成本進一步增加。于是，氣囊下水這一創(chuàng)新型的船舶下水方式應運而生，而且一套設備可以供多個船臺使用，大大節(jié)省了投資，縮短了建造周期。我國氣囊下水技術研究始于上世紀八十年代，初期主要應用于中、小型船舶的下水作業(yè)，隨著下水氣囊的承載能力逐漸提高，下水船舶自重已超過萬噸。《船舶用氣囊下水工藝操作規(guī)范》標
5、準[1]業(yè)已發(fā)布，常用的船體受力計算方法有寬支座彈性計算方法[2]、基于有限元技術的全船結構分析方法[3]等等。對于氣囊下水安全性的研究也多基于船舶靜力學原理[4,5]。而對于下水過程中的氣囊受力安全性分析研究僅停留在靜態(tài)分析上，很少論及氣囊的動態(tài)壓力變化。第一作者簡介：胡洋洋，男，1986年生。海軍工程大學船舶與動力機械工程專業(yè)碩士在讀，研究方向艦船工程可視化。收稿日期：2011-05-11本文對船舶在氣囊下水移船過程中氣囊動態(tài)受力作了分析與計算，并驗證了氣囊承載安全性。1船舶氣囊下水過程受力分析與以往
6、滑道下水采用支墩、支架和滑道承載船舶的方式不同，氣囊下水是在船底布置一定數(shù)量氣囊以承載船體，并依靠船舶自重下滑下水或者利用卷揚機牽引控制下水的一種工藝，如圖1所示。潮位線坡度a滾動氣囊地面牽引鋼纜圖1氣囊下水當船舶采用氣囊縱向重力式下水時，通常先用氣囊將船舶支撐起預定高度，然后撤墩木，在下滑力作用下移至潮位線，等待達到預定潮位后，船舶隨即起動，此時船舶受到浮力、重力、摩擦力、氣囊承載力的作用，船體姿態(tài)一直處于變化之中，并無明顯的船艉起浮點，因此自船舶開始起動下滑至船艏脫離最后一只氣囊為止劃為一個階段，氣囊
7、縱胡洋洋，等：船舶氣囊下水運動受力計算與校核11向重力式下水分為三個階段：第一階段，自船舶起墩至船艉抵達預定潮位線附近。船體平行于船臺滑道，在卷揚機的牽引下依靠自身重力勻速下滑。在卷揚機的牽引下，緩緩移動船舶至預定潮位線。在此過程中，需要在船舶前進路線上，不斷鋪設氣囊，直到預定位置。第二階段，自船舶啟動入水至船艏脫離最后一只氣囊支撐。船體不再平行于船臺運動。這個階段，船舶開始受到浮力作用，并且還分別受到船舶自重、所受浮力以及氣囊承載力對于船舶重心的力矩。第三階段，自船舶全浮至船舶停止運動為止。這一階段，船
8、舶全浮以后，在慣性作用下繼續(xù)向前運動，故應采取適當措施制動船只。在整個氣囊下水過程中，船舶主要的受力為：船舶自身重力、船體所受氣囊的承載力、水對船體的浮力以及水對船體的黏性阻力等等。船舶重力是船舶下水各部分重量的合力，沿下滑方向的分力為下滑力，垂直于下滑方向的為對氣囊的正壓力；浮力是船體各部分所受靜水力的合力，在不同的下水階段，由船舶前后吃水根據(jù)邦戎曲線可查到此時船體排水體積，進而得到船舶所受浮力大小。另外船舶重量沿船長方向分
