13500t散貨船氣囊下水的力學(xué)計算

1、13500t 散貨船氣囊下水的力學(xué)計算總第 237 期 2009年第 6 期 交通科技TransportationScience8LTechnologySerialNo.237 No.6Dec.2009 135OOt 散貨船氣囊下水的力學(xué)計算 賈鵬程（青島前進船廠青島 266001）摘要以 13500t 散貨船氣囊下水為研究對象 ,介紹了氣囊下水工藝的力學(xué)計算模型 并進行相應(yīng)的力學(xué)計算 ,計算結(jié)果表明 ,提出的下水方案合理可行 ,氣囊的數(shù)量和布置滿足 力學(xué)要求 .關(guān)鍵詞氣囊下水散貨船力學(xué)計算 船舶下水時 ,先用若干直徑較大的起重氣囊 將船舶抬高 ,拆除船舶建造時所用的龍骨墩和邊 墩 ,再置入滾

2、動氣囊 ,并將起重氣囊的氣放掉 ,然 后利用絞車使承載在滾動氣囊上的船舶移向水域 的下水方式稱為氣囊下水 .氣囊下水是我國首創(chuàng) 的船舶下水工藝 ,由于其投資少 ,對下水場地要求 不高 ,工藝過程簡單 ,下水過程安全可靠 ,該下 水工藝在我國很多中小型船廠得到了廣泛的 應(yīng)用.本文以 13500t 散貨船為研究對象 ,對氣囊 下水過程進行了受力計算和分析 ,對該船的安全 下水具有重要的工程實用意義 .113500t散貨船船型該船為單甲板 ,尾機型 ,單槳,單舵,帶風(fēng)雨密 艙口蓋的由柴油機驅(qū)動螺旋槳推進的散貨船 .具 有球鼻首線型 ;設(shè)有首樓,尾部;全船設(shè)有 3個貨 艙 ,貨艙區(qū)域為雙層底和帶底邊艙

3、 ,頂邊艙的單殼 結(jié)構(gòu) .雙層底艙和底邊艙用作壓載水艙 . 全船共設(shè) 7 道水密橫艙壁 ,分別位于 5,10, 31,80,128,176,184號肋位 .依次設(shè)置尾尖艙 , 機艙,3個貨艙,淡水艙（左,右）,艏尖艙兼壓 載艙.該船主要尺度如下 :總長 /m140.70結(jié)構(gòu)吃水 /m7.90水線長 m134.90 載貨量/t13504.7 垂線間長 /m131.8O 貨艙容積 /m18989.3 收稿日期 :2009-07 23 型寬 /m20.00 標(biāo)定功率 /kw2665 型深 /m10.80 試航速度 /kn12 設(shè)計吃水 /m7.9O 自重/kn 35153 船中位于Fr95+400處

4、，船底適合鋪墊墩木 的長度為Frl5Fr185之間共118rn范圍，墩木 高為850mm,墩木的布設(shè)間距為4.5rn.船底適 合布設(shè)氣囊的平底大概在Fr35Fr175之間，長 度為 98rn.2 船廠下水設(shè)施 船廠建造的 135001 散貨船船臺相應(yīng)的下水 設(shè)施如下 :(1) 鋼絲繩絞車 .主要參數(shù)為 :數(shù)量 2 臺,牽 引力300kN,絞車收放速度一 0.15m/s實取 絞車剎車時間為5S,鋼絲繩與坡遭夾角為58.(2) 空氣壓縮機及貯氣罐 .空氣壓縮機主要參數(shù):供氣量8ITI/rain,氣壓為0.8MPa;貯氣罐 的容積為24m.,安裝有可調(diào)節(jié)的安全限制閥，能 保證多個氣囊同時供氣 .(3

5、) 下水坡道 .下水坡道由砂土地和水泥地 結(jié)合,能承載2MPa以上的壓力，坡度為5.，寬38tn,坡道長度為1Z0160m.坡道摩擦因數(shù)通過 試驗獲取為 0.0040.006之間,為了提高下水安 全系數(shù) ,實取為 0.004.3 氣囊下水計算3.1 氣囊技術(shù)參數(shù)的選定 鑒于下水船舶自重較大等因素 ,選用承載能 力較大的昌林牌第四代高承載力氣囊 .2009年第6期賈鵬程:13500t散貨船氣囊下水的力學(xué)計算3.1.1氣囊直徑 氣囊直徑的選取應(yīng)考慮到以下 2點:(1) 氣囊變形后的高度及這個高度應(yīng)滿足拆 換墩木時船底工作高度的需要 .(2) 氣囊變形后的高度不至太小而導(dǎo)致移船 過程中船體觸地 .船

6、底墩木高為8501Tim,結(jié)合坡道的具體情 況,氣囊變形后的最小工作高度選擇為 300400 mm為宜，因此選擇D 一 1.2m的氣囊是比較合適的.3.1.2氣囊長度 氣囊的長度應(yīng)大于船寬 ,且分別長出兩舷0.81.21TI為佳.根據(jù)船體縱腫剖面處的平底 最大寬度為20m,結(jié)合氣囊的長度規(guī)格和盡量選 取同型氣囊的標(biāo)準(zhǔn)，確定氣囊長度為L 一 22m. 3.1.3每米氣囊承載力 根據(jù)氣囊工作高度與每米氣囊承載力的關(guān) 系可知,在工作高度為 300400mrrl 時,可選定 每米氣囊承載力為 150kN/m.3. 1 .4氣囊的初始工作壓力船舶上排 ,下水用氣囊 (GB/T3795- 1996)標(biāo)準(zhǔn)中

7、規(guī)定的工作壓力是氣囊正常工作壓 力的最小保證值 ,具有相當(dāng)?shù)陌踩６?.查表可 得D 一 1.2rn氣囊的初始工作壓力為P一 0.11 MPa.3.2 起重氣囊和首支點的選取 起重氣囊應(yīng)盡量靠近尾部 ,以增大起升力矩 , 因此選定起重氣囊位于Fr40強肋位處，此處距離 船腫38.9rn,距離船體重心31.2m.從下水重量較大和經(jīng)濟性兩方面考慮 ,擬采 用起重能力較大的高壓氣囊 .根據(jù)高壓起重氣囊 的各項參數(shù)，初選D:1.2I13.丄一 10m,初始壓 力為 0.2MPa 的高壓起重氣囊 . 初壓大的氣囊在相同工作高度的情況下承載 能力大些 ,因此在確定起重氣囊的工作高度為 0. 4m時，實取初

8、始壓力為0.25MPa(安全系數(shù)取 為 3.5),相應(yīng)起升力為 9240kN.如圖 l 所示,起重氣囊距離重心 31.2131,假設(shè)首支點距離重心 Xin, 則由不等式可得 : 起重氣囊的升舉力由式 (1)確定 : PL>QL0(1)式中:P為尾端的起重氣囊充氣后產(chǎn)生的起升力 ,kN;Lr 為尾端的起重氣囊重心位置到前支點的距離,ID-;Q為下水船舶自重，kN;L.為下水 船舶重心位置到前支點距離 ,m.則有:9240X (31.2+X)>35153xX可得X<11.125m,由船體側(cè)視圖可知該處 大概位于Frl12,這樣首支點太靠近重心，造成拆 墩工作量大 ,浪費工時 .因

9、此初選氣囊不符合實 際情況，改選為D:1.2m,L 一 10m,初始壓力為0.325MPa的超高壓起重氣囊.圖 1 起重氣囊與首支點位置實取初壓為0.41MPa(安全系數(shù)取為3.5), 相應(yīng)起升力為 14250kN.則有:14250X (31.2+X)>35153xX可得 X<21.27In, 該處大概位于 Fr126, 首支點朝首部前移了 l4 個肋位,減小了拆墩 工作量 .3.3滾動氣囊的布設(shè)數(shù)量 ,間距和絞車牽引力 (1)滾動氣囊的理論布設(shè)數(shù)量和間距 所需氣囊的數(shù)量由式 (2)決定:NKI+N1(2)式中:N為滾動氣囊的數(shù)量;K為系數(shù),K.一1.21.3;Q為船舶自重,kN;

10、C為方形系數(shù)；R 為氣囊允許承載力 ,kN/m;L 為在縱舯剖面 處氣囊囊體與船底的接觸長度 ,m;N 為續(xù)接氣 囊數(shù)量，只.N 24只.各數(shù)據(jù)實取為 :K 一 1.2,Q 一 35l53kN,Cb=0.746,R 一150kN/m,L1 2Om,N1=3 只.則N 22只.當(dāng)滾動氣囊的數(shù)量選定以后 ,布設(shè)間距合理 性對保證船體結(jié)構(gòu)強度不受損害 ,防止氣囊間發(fā) 生重疊擠壓顯得十分重要 .可采用下列不等式進 行控制 : 6 且Y-+o.5(3)式中 :L 為船舶底部適合墊氣囊部分的長度 ,m;N 為滾動氣囊的數(shù)量 ,只 ;D 為滾動氣囊的直徑 ,rn. 各數(shù)據(jù)實取為 :L 一 98仃l,N 22

11、 只,D 1.2m則一 67<6+0.5 一+0.5:2.38賈鵬程:13500t散貨船氣囊下水的力學(xué)計算2009年第6期 本船底適合布設(shè)氣囊的范圍是Fr35Fr175,確定氣囊最小間距為4m.3.4氣囊下水計算表 根據(jù)實船重量沿船長方向的分布和坡道實 際情況,結(jié)合 22只氣囊在船底不同位置的工作高 度和工作長度 ,計算實際工作壓力 ,承載力和力 矩,編制氣囊下水計算表 ,計算結(jié)果見表 1. 下面對表中公式逐一說明 .(1) 實際工作壓力 p實際工作壓力p=P.x二二_，對 于船底不同位置的氣囊應(yīng)代人各自工作高度和初 始壓力進行計算 .(2) 實際承載力 F氣囊的實際承載力F. X B

12、X L式中 :B 為氣囊受壓變形后與船底實際接觸寬度；L為氣囊實際工作長度，m. 則氣囊的實際承載力為 :F PX LX (D H)一 160p.L(D H)厶由表 2 可知,氣囊總承載力為 64433.4kN,遠大于船舶下水重量35153kN,理論上是安全的.(3) 力矩 M力矩M XxF,氣囊距船體重心的距離x 以船中向首為負 ,船中向尾為正 .表 1 氣囊下水計算表4 結(jié)語本文以 13500t 散貨船氣囊下水為研究對 象,介紹了氣囊下水工藝的力學(xué)計算模型 ,并以13500t散貨船為例，進行了氣囊下水的力學(xué)計 算.計算結(jié)果表明 ,提出的下水方案合理可行 ,氣 囊的數(shù)量和布置滿足力學(xué)要求.這

13、對13500t散 貨船氣囊下水具有重要的工程參考價值 .參考文獻1朱眠虎 .氣囊容器的應(yīng)用現(xiàn)狀及其發(fā)展前景 J. 山東交通科技 ,1998(4):4043.23 王紹清,朱氓虎.高承載力多層揉壓氣囊的研制與使用J中國修船.2006,19(3):4447.32 孫菊香,胡柏楊.氣囊容器及船舶用氣囊上排下水工藝J.交通標(biāo)準(zhǔn)化,1999(2):18 20.總第 237 期2009年第 6期交通科技TransportationScience&TechnologySerialNo.237 No.6Dec.2009 快艇總體技術(shù)專利研究 吳佳暉張峰 .楊為國李甫杰 .(1.華中科技大學(xué)武漢 430

14、074;2.中國艦船研究設(shè)計中心武漢 430064) 摘要通過對中國國家知識產(chǎn)權(quán)局(SIPO), 歐洲專利局 (EPO), 美國專利商標(biāo)局(USPTO)專利數(shù)據(jù)庫中快艇總體技術(shù)專利進行定量分析 , 針對快艇 ,水翼艇 ,滑行艇等領(lǐng)域的最 新專利 ,闡述了專利申請的熱點和發(fā)展趨勢 .根據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)從專利的角度分析了快艇總體技術(shù)的 進展和前景 .關(guān)鍵詞快艇總體技術(shù)專利 快艇屬高速船范疇 ,快艇總體技術(shù)是涉及船 舶,機械 ,動力 ,電子等相關(guān)領(lǐng)域的綜合集成技術(shù) . 近年來 ,各國艦船界高度重視該領(lǐng)域的研發(fā) ,筆者 根據(jù)國內(nèi)外快艇總體技術(shù)的專利申請狀況 ,以及 各國關(guān)注的快艇技術(shù)發(fā)展方向 ,結(jié)合我國專利

15、的 特點和范圍進行分析 ,并在此基礎(chǔ)上預(yù)測未來快 艇總體技術(shù)專利的發(fā)展趨勢 .1國外專利數(shù)據(jù)檢索及分析1_1 檢索結(jié)果 通過關(guān)鍵詞檢索 ,從歐洲專利局專利數(shù)據(jù)庫(EP)和美國專利商標(biāo)局專利數(shù)據(jù)庫(uS)2個數(shù) 據(jù)庫進行了檢索，其中19852008年檢索到2719 項專利 ,具體參見表 l. 收稿日期 :20O908 13 表 1 快艇的檢索總量1.2 結(jié)果分析EP 數(shù)據(jù)庫又稱世界專利庫 ,包含了世界各國 在歐洲專利局申請的專利 ,涵蓋的國家相對廣泛 , 比美國專利數(shù)據(jù)庫更能反映專利的申請趨勢 .下 MechanicalCalculationofShipLaunchingwithAirbagof13500TBulkCarrierJiaPengcheng (QindaoQianjinShipyard,266001Qindao,China) Abstract:Theshiplaunchingwithairbagisanoriginallaunchingtechnology.Itisappliedwide lytomedium sizedandsmall sizedshipyard.Thispaperstudiesshiplaunchingwithairbagof13500tbulk c