船舶气囊下水技术现状和展望
回顾了船舶气囊下水技术的发展历程，对近年来船舶气囊下水技术的实际应用及最新成果进行了介 绍，阐述了船舶气囊下水技术的专利情况及标准制定情况，对船舶气囊下水技术的安全性及安全保障措施进行了研究，展望了该技术今后的发展前景。关键词 船舶气量下水技术，知识产权，标准，安全问题
1 船舶气囊下水技术的发展历程1981年初，山东省小满河船厂成功地用承压气囊将一艘驳船送下水，创造了船舶采用气凝下水的新技术。山东省交通厅组织全国造船业的专家对该项新技术进行了监定。 专家一致认为，这是一项可称为“世界首创”的新技术。 交通部主办的《内河运输》杂志(后改名为《中国对运)杂志)和中国造船工程学会主办的《中国造船》杂志及时对这项新技术进行了详细报道。20世纪80年代，船舶气囊下水技术在国内一些内河船厂进行了推广，这种简易、经济、能适合不同船船建造模式的下水方式，受到了中、小型船厂的欢迎，并开始使用气囊安全下水技术。但由于受到气凝结构和强度的制约， 这项技术当时只能在自重500吨以下的小型船舶上使用。1993年，济南昌林气囊容器厂成功研制出新一代环绕 贴敷整体成型的高强度锦纶橡胶气囊。新的材料、结构和 制作工艺大大提高了气潮的承载能力，有力地促进了气囊 上拌、下水工艺在中型船舶上的应用推广，气囊下水技术 在更广泛的船的上得到了应用。1994年9月，浙江舟山市龙山船厂运用新型气囊成功将 一艘长69.8米、宽14.8米的车客渡船下水，下水船舶重量达 到了900吨，突破了以往采用气蠢下水的船舶重量只能在 500吨以下的记录。《中国船船报》以“我国船舶气凝下水 有新突破”为标题对此作了详细报道。这次900吨重的船舶 成功采用气鞭下水，被评为当年船船行业的十大科技成成之一。1995年10月，湖北省浠水县造船厂使用新型气囊下水了一腰8000载重吨的宽体甲板驳船。该驳船长91.5米，宽24.4米，深5.5米，下水船舶的重量首次突破1000吨大关， 达到了1200吨，标志着气囊上下水工艺进入了中型船舶领域。1998年10月，广东省朝阳第一造船广采用气囊，成功
将一般82米长、自重1300规的货船拉上了船台，创下了船 船用气囊上排的断纪录。这期间，各类船舶在内河和沿海采用气囊上排和下水， 其中包括集装箱船、货船和工程船舶等。1998-2001年，济南昌林气囊容器厂经过3年多的探索 和反复试验，研制出了具有高科技含量的新一代气凝—“高承载力多层操压气囊”,并将其投放市场。新一代高承载力多层操压气囊与1993年研制成功的原型气囊相比，其 承载能力提高了1.5倍，大大扩展了气囊的应用范围和安全 保障性能。在新产品投放市场后的3年多时间里，数百艘万 吨级船舶采用新型气囊安全下水，创造出了一系列新纪录。2002年10月，“舟海油28”轮采用济南昌林气鬻容器 厂新开发的高承载力多层揉压气题，在浙江省台州市黄岩 吉祥船务有限公司成功下水。该轮总长138米，宽19米，排 水量1.5万多吨，下水重量达到4000多吨。“舟海油28”轮 的成功下水，标志着气囊下水工艺步入了万吨级船船应用 的新阶段：2005年4月，浙江省台州市黄岩吉祥船务有限公司建造 的一艘8100立方米耙吸式挖泥船，使用气囊成功移位并下 水。该船长126米，宽22米，下水重量首次突破5000吨大 关，达到5400吨。2005年12月，山东省科技厅委托济南市科技局邀请国内著名造船专家和橡胶专家，对济南昌林气嶷容器厂自主开发的“高承载力多层操压气囊”进行了科研成果鉴定。 与会专家听取了“高承载力多层揉压气囊”的研制情况汇报，通过爆破测试，验证了新产品的高承载能力；专家一致认为，该高新技术产品为国内外首创，达到了国际先进水平。船舶采用气囊上下水工艺走出了一条成功发展的道路， 为我国数量众多的中小型船厂，特别是民营船厂的发展提供了条件。2007年，船舶行业标准CB/T3000-2007《船础生产企 业生产条件基本要求及评价方法》发布实施。该标准在船 船生产企业的许可证发放与认证环节中，将气囊下水作为 一种认可的船舶下水方法列入其中，这对船舶气囊下水技 术的发展提供了良好的契机。2007年2月和3月，浙江省临海市回浦船舶修造有限公 司采用高承载力多层操压气囊将两艘姊妹船“景山5号”和 “景山6号”送下水。该型船长165米，宽23米，型深14米， 载重量2.15万吨，下水重量达到6100吨。2007年7月，载重4.5万吨的“国裕海驳1号”,在气囊下 水专用授道上顺利下水。该驳长204米，宽33.6米，下水重 量达到了9000吨。由于气藕产品的承载能力不断提高，船舶气囊下水技 术得到了更广泛的认可，世界各地越来超多的船厂采用船 船气囊下水工艺，气囊下水船船的吧位也越来越大。2近年来船舶气囊下水实践与传统的道式下水、轨道式下水、坞内下水等方式 相比，船船采用气囊下水可大大降低船厂的基本建设投 入。因此，近年来造粉企业大力扩展造船能力过程中，无 论是国有企业、民营企业还是外商投资企业，都把气囊下 水方式作为船船下水方式的首要选择。在江苏、安徽、湖 北等省长江两岸和江、浙、譬、鲁、辽等省沿海新发展起 来的大量的民营造粉企业，基本上都采用了气兼下水方 式。据粗略统计，2009年，数十万艘船舶，包括内河船船和海洋船船，均采用气囊安全下水。同时，依靠技术的发展和成熟的操作规程， 一批2.7万吨~3.4万吨级的各型船船， 在沿海和长江水域顺利下水，推动了船舶气囊下水成套技术向新的高度攀升，成为该项技术新的亮点。此外，船舶下水重量也有了新的突破。2008年8月，为新加玻客商建造的、载重5.5万吨的散货船“VICTORIA I”号在浙江三门县健跳造船厂下水。该船长190米，宽32.26米，深18米，下水重量近1.1万吨，是当时世界上采用气囊下水重量最大的船册。为了保证该船气蠢下水的安全性，有关部门多灰召开下水方案研讨会，就船舶的自重、水位的高低、船舶下滑力的计算，以及气凝的排列、船舶下滑速度的控制、防撞措施的落实、下水水城环境的警戒等都进行了周密的安排。该船的成功下水， 标志着气囊下水的船舶重量突破了万吨大关。2008年12月，江苏扬州国裕船船有限公司为英国船东建造的5.7万吨散货船采用气囊顺利下水。12月底，在江苏省泰州市长江水域，沪鑫船舶制造有限公司为招商局重工(深圳)有限公司建造的一艘2.5万吨半潜驳使用气囊顺利下水，该船总长140米，型宽56米，下水重量超过1.2方吨， 在长江低水位季节创造了船舶下水重量的新纪录，表明这项由我国自主发明的船舶气凝下水技术在其发展道路上又迈出了新的一步。2009年10月，辽宁船船工业园有限责任公司建造的5.7 万吨散货船，也采用气囊顺利下水。实践证明，随着高承载力气囊的应用、新型气囊下水 专用船台和下水坡道的成功设计，以及气囊下水操作规程 的严格执行，采取相关的安全保障措施，使5万吨级船舶采 用气囊安全下水是完全可行的。3 船舶气囊与气赛下水技术的知识产权从创新和拥有知识产权的关系看，船船气囊下水技术 是我国自主创新获得的知识产权。随着技术的发展，我国气囊行业认识到了保护知识产 权的重要性。为保护自己的研究成果，仅济南昌林气囊容 器厂就申请得了多个有关气囊的专利，其中有发明专利 (《一种高强度气鞭及其生产工艺》专利号ZL200510042556. 8),实用新型专利(《一种船用高强度气囊)专利号 z1200520080668.8)和三个外观设计专利[《气藕》(覆长 型，专利号Z1200630090571.5)、《气囊》(小型，专利号 Z1200630090572x)、《 气 囊 》 ( 基 本 型 ， 专 利 马 ZL200630090573.4)]。同时，行业标准在贸易中的地位越来越重要，没有标 准制定的话语权，就意味着受制于人，企业和行业必须 重视标准的研究和技术的标准化工作。而且，标准与知 识产权关系密切，制定技术标准也是自主知识产权的体 现；企业可以通过把创新产生的成果转化为标准，为业 界提供一个可兼容、易操作的平台，为产业的持续发展 做出贡献。1996年，经国家标准化管理部门批准，由中田册的工 业综合技术经济研究院和济南昌林气囊容器厂共周起草的 船舶行业标准CB/T3795-1996《船舶上排、下水用气藏》发 布实施；1998年，船船行业标准CB/T3837-1998《船舶用 气凝上排、下水工艺要求》发布实施。这两个标准总结了 十多年来我国气囊产品和船舶采用气囊下水技术发展的经 验，为船船气凝生产与气囊下水安全操作提供了依据。
在全球性贸易过程中，技术标准和知识产权的医际惯例已成为世界促进技术发展的有利工具和手段，船舶气凝下水这项领先于世界水平的技术研究和实船下水的成功实践，特别是我国有关气癫标准的发布实施，引起了西方发达国家同行的认同。越南、印度、土耳其、伊朗等国家也纷纷从我国引进气囊下水技术以推动本国造船业的发展， 我国的船船气蠢下水技术走向了世界。2005年8月，“卡特里娜”飓风登陆美国西海岸，新奥 尔良市全城50万人大撤离，据统计有2200艘船只在美国海 湾沿岸搁浅失事。美国TTTAN海事救捞公司了解到了我国船 舶气囊在抬船、移船和修理粉前等方面的卓超性能，专程 来济南昌林气囊容器厂考察，购买了一批气囊，在抢险救 灾中发挥了巨大作用。该公司在使用报告中称，这些气囊
在帮助该公司清理美国水道、处理“卡特里娜”飓风所带 来的损失方面作出了巨大的贡献。2007年12月，印度杰苏船务有限公司专程来我国考察， 济南昌林气勤容器厂严格的企业管理和高品质的产品，给客户留下了良好的印象， 一次就订货200条。标准化的重要意义在于改进产品、过程和服务的适用 性，促进技术进步。近期，济南昌林气囊容器厂有限公司又按照动态标准化的理意，以当前最高技术水平和管理水平为基准，在行业标准CB/T3837-1998《船舶用气囊上排、 下水工艺要求》修订以前，制订了山东省地方标准DB37/T 998-2008《船舶用气囊下水工艺操作规范》。在这些标准的制订过程中，济南昌林气囊容器厂有限公司做了大量的试验验证工作，山东大学力学工程测试中心提供了先进的数据采集分析系统，实时进行数据采集、计算并绘制曲线。 这些试验数据除了作为技术标准使用外，也被直接应用到船册气凝下水的理论计算中去。目前，随着产品的不断改进、发展，为了提高我国气 森产品在国际市场上的竞争力，济南吕林气囊容器厂有限 公司正在进行第二轮《船舶上排、下水用气囊》和《船船 用气囊上排、下水工艺要求》的标准修订工作，并已经着 手进行《船般下水用气囊》国际标准的申请工作，力争使 我国船舶下水的气森标准在更高层次的平台上发布实施。4 船舶气囊下水技术新的研究成果20世纪80年代，在船船气赛下水技术创立初期，山东 省小清河船厂、山东大学、长江航运科学研究所等单位联 合对船舶采用气囊上排、下水工艺进行过一些理论研究， 但当时船舶采用气囊下水的吨位较小，气囊结构比较简单， 研究的理论层次相对还比较低。随着船舶制造新技术向纵深发展和船舶采用气囊下水 向更高目标迈进，采用气衡下水的船船吨位题来越大，气 囊结构越来超复杂，因而对这项技术的理论研究也越来越 重要。近几年，浙江大学、山东大学、哈尔滨工程大学、中 国船筋综合技术经济研究院等科研院所与济南昌林气囊容 器厂合作，从不同角度对船船气凝下水技术进行了理论研 究，做了大量的工作。理论研究围绕以下几个方面进行，并且已在某些领域 取得了阶段性成果。4.1 下水过程中气囊刚度变化在船船气囊下水过程中，把气囊模拟为弹簧元，刚度 是载荷与变形的比，则气囊的刚度是非线性的。山东大学与济南昌林气囊容器厂有限公司共同对不同 直径的气囊进行了压缩性能试验，积累了大量的试验数据。 哈尔滨工程大学在《船舶气囊下水安全性评估方法研 究)中，基于真实气体状态方程(范德华方程),合理地选 择多变指数并考虑气囊周壁伸张的影响，得到了计算气囊刚度的理论方法，通过与试验数据相比较，验证了方法的 准确性。浙江船舶行业协会和浙江工业大学之江学院成立的 “浙江省船船气囊下水课题组”,采用专门设计制作的气囊 压力测试仪，以每秒20灰的频率对船船下水过程中的气赣 压力进行实时检测，测量所得数据通过无线方式传输到计 算机，同时存储在测试仪内部芯片上，测试完成后再输入 计算机，获得了气鬻内压变化曲线，在对数据进行处理 后，可从中归纳出气囊刚度在船船下水过程中的变化规 律。4.2 下水过程中船舶的动态变化在船舶气囊下水的整个过程中，气囊的承载力、气囊 内压和船体浮力、纵倾角等都是不断改变的，船体承受的 气凝反力，以及船体总弯曲力矩和局部应力的变化非常夏 杂 。“浙江省船舶气凝下水课题组”为揭示船舶气囊下水过程中船舶与气囊的运动和受力情况变化的规律，在实船下水过程中进行了一系列的测试，采集了第一手数据。在特定情况(船舶主参数、船台及下水坡道参数、气囊布置、 气囊初始内压、船舶下水时水位均为某个定值)下的测试内容包括：船舶下滑时气囊的内压变化；船的、气囊与船台的相对位移；船船下滑时的速度和加速度；船舶下漏及尾浮时的角位移和角加迷度；船舶下水过程的倾角变化； 下水过程中船册结构的动态应变、应力；船舶的起始艉浮(解倾)时间和起始概浮(规烦)海程；船船艉浮至全浮时的艉部吃水和吃水变化率。课题组通过对测试实船气囊下水过程的静水力分析、 船体总纵强度分析、船体局部强度的有限元分析，得出了船舶气藏下水的安全评价和改进措施。哈尔滨工程大学在《船舶气囊下水安全性评估方法研 究》中，采用对全船结构进行有限元分析的方法计算船体 结构应力，考察船舶结构在气魔下水过程中的强度。通过 计算，研究人员认为采用气囊下水的粉舶其结构应力响应 值更小。因此，在保证气囊安全性的前提下，只要下水坡 道倾角合理，采用气囊下水能够保证船舶更安全地下水。4.3 船台和下水坡道船船气舞下水需要建造专门的船台和下水坡道，理论分析与下水实践均已证实，纵剖面为折角型的下水坡道， 比较适合船舶气题下水。船台和下水坡道的参数，应满足以下条件：船台需要 有一定的坡度，使得船触下水时能够自滑，但坡度又不能 太大，以控制船舶落墩后的下滑力；下水坡道的几何形状 及在水下的延伸长度，要满足船舶下水过程中船体任何部 位的应力不超过允许应力；船台和下水坡道要有足够的地 面承载力。济南昌林气囊容器厂经过计算和试验，得出了在不同船舶参数和下水时水位高低情况下，船台和下水坡道几何 参数的没计方法，并已在实践中得到验证。4.4下水计算船舶气囊的下水过程计算，通常包含以下主要内容： 下水需要的气囊数量和布置方案；钢丝绳的牵引力；每只气鞭的承载力及对重心之矩的总和；下水时，船舶行程中可能产生解弯时该处气囊的最大内压等。齐南昌林气囊容器厂有限公司在多年的实践中，总结 出以理论研究结果为依据，辅以经验公式的一套计算方 法：基于气囊的承载力等作用在船体上的所有外力，在下 水过程中的每个阶段达到动态平衡，根据某一船舶下水重 量、重心位置、船底线型，综合考虑下水坡道疲度、水位 高低等一系列参数变化对下水过程的影响，对下水过程每 个主要阶段进行计算，可得出每只气囊在液动过程中各个 位置的内压和承载力数值，从而推算出船船可能发生艉落 时船板的应力精况。如果计算得出的气囊内压、承载力及 船板应力均在许可范围内，则可认为该船船利用气囊下水 是安全的，否则需要修改方案，重新计算。经过几百艘万 吨级以上船船气囊下水过程实船实践，该计算方法得到了 验证：5 气囊下水的安全问题船舶气囊下水的安全，始终是需要关注的一个问题。 船舶气囊下水安全涉及三个要素：气鞭品质保障，船台和下水坡道的几何参数和建适质量，下水方案的制订和下水讨程的规范燥作总结船船气囊下水近30年来的经验教训，发生船舶气囊下水不安全事故的原因均与这三个要素有关。5.1气囊品质气囊品质包括气囊承载力大小和制造质量。在船舶气囊下水技术发展的初期，下水船船仅限于内 河小型船舶，尽管气囊结构十分简易、承载力比较小，但 那时粉舶下水时发生气囊破裂的现象很少。20世纪90年代， 我国一些注重技术改造的气囊生产厂家，研制成功了新一 代气额，提高了气囊的承载能力，气凝下水技术由此推广 到中型船船。而当时大部分气囊生产厂家仍在生产结构简 易的原类型产品，以低价格吸引买主，用低承载力的气囊 下水中型船船，酿成了多起事故：有的粉舶在下水过程中， 船底气凝绿裂，船船改到地面上，或下水半途搁浅在水边， 甚至造成人员伤亡。惨痛的数训说明，必须选择承载力满 足下水船舶重力变化的气露。因制造质量造成船船下水时气囊破裂的情况也屡有发 生。目前，气囊市场上产品质量良葬不齐，个别企业以次充好、低价竞争，也是引起这类事故的原因之一。5.2 船台和下水坡道的几何参数和建造质量船台和下水坡道是气囊下水安全的重要要素。从过去的“沙滩造船”到如今建造专门的混凝土船合和下水坡道，船舶气囊下水逐步走向科学化、规范化。目 前需要注意的问题是：在为较小吨位船船建造的船台和下 水坡道上，如果要建造大吨位的船舶，必须对船台和下水 坡道的几何参数和承压强度进行评估。曾经发生过一起在 船船气囊下水过程中，下水坡道的水泥混凝土地面突然破 裂烟陷，破裂的混凝土块割裂气舞、飞出伤人的事故。另 外，适合较小吨位船舶气颜下水的船台和下水授道的几何 参数并不一定适合较大吨位册舶气囊下水，必须对其进行 必要的改造。5.3 提作规苑规楚的操作过程是船断气囊下水安全的保障。据粗略统计，在船船气囊下水发生的事故中，有一半 左右与操作不当有关：操作人员缺乏必要的技术培训，不 了解气囊的承载力和性能，不检查船台和下水报道是否适 合船船气囊下水，更不明白船体在下水各阶段产生的应力 变化， 一旦发生异常情况时则不知所措，盲目操作，造成 了事故。在我国目前的有关标准中，对船舶气囊下水操作规程 和人员培训提出了要求，严格执行标准规定，可大大减少 事故的发生。在船舶气囊下水发展过程中，每一次创造下水重量新纪录的试验，均是一举成功，这说明只要做好周密布署， 严格操作规范，船筋气囊下水的安全是有保证的。6发展前景船的气囊下水发展的实战已经证明，这项低成本、低 消耗、无污染、高效率、高可靠性、机动灵活的技术具有 强大的生命力。只要有适合气囊下水的船台，以及正确的 操作方法，通过技术创新，提高气囊承载力后，下水船舶 吨位还可以有较大幅度的提高。国务院通过的船船工业振兴规划，提出了具体的政策 措施，包括国家支持研究开发新型自升式钻井平台等海洋 工程装备，积极发展远洋渔船、特种船、工程断、工作船 等专用船舶。经过广泛的社会调研，济南昌林气囊容器厂 有限公司在“高承载力多层授压气囊”的基础上，正在研 制“整体缠绕高强度加长气囊”,进一步提高气震的承载能 力，以适应更大吨位及特殊粉型船船气囊下水的需要。随 着新产品的试制成功，大型船舶、自升式钻井平台、工程 船等采用船舶气费下水将成为现实。参考文献1 朱眠虎，孙葡香.船舶气囊下水技术的最新进展 .中 外船舶科技，2009;2:82 涂少波.船舶气囊下水工艺实践与发展前景 .中国遗 船，1997;3:123 马剑，钱少明，胡夏夏，船舶气囊下水过程结构应力变化的测试与分析.船轴工程，2008;30(3)
声明：以上有关船用气囊和橡胶护舷的资料部分会青岛永泰长荣工厂技术资料，也有网络上搜集下载所得，本着气囊护舷行业资料共享的精神，我们拿出来分享，如有侵权，请联系0532-84592888删除，谢谢
页:
[1]