青岛永泰长荣2008年船体柔性气囊下水施工方案书
青岛永泰长荣气囊护舷公司，2006年参与潜艇抢滩、登陆、陆地拖带、就位作墩的全过程。2006年在设计潜艇拖带方案时，公司的相关人员参与方案的讨论，由于是利用气囊铺垫拖动潜艇上水，对于长期从事气囊为民用船舶下水的企业来讲，确实是比较难的一个课题。由于潜艇底外壳是一个圆形的壳体，气囊在工作状态下气囊受力不均，受力面又比较小，当时参与潜艇拖带的几家气囊公司，心里无法承受如此恶劣的条件，大部分企业退出。在此情况下，我方人员参与了方案的讨论，在理论上说服了施工单位。在潜艇抢滩后，遇到的第一个问题就是潜艇上坡时，传统的牵引方式满足不了重达1300吨潜艇的牵引力，此时潜艇的大部分仍然漂浮在水中，气囊无法起作用。为解决潜艇上岸问题，我方提出了改变牵引方式，提出采用液压牵引的方案。经过与受雇公司的共同努力，潜艇顺利上岸。潜艇上岸后恢复使用气囊与卷扬机进行拖带，将重达1300吨的潜艇在地面上平移了约300米直至就位坐礅成功。采用气囊将潜艇拖带上岸并平移就位，不论从工艺上、还是从技术上都是极具挑战的，气囊使用在潜艇上岸中在世界上也是第一次。在潜艇的抢滩、登陆、拖带就位，为我公司积累了大量的施工经验，同时我公司的人员，大部分是在海军服役多年，有的在部队从事舰船研究和船体修造以及航行的水兵出身，具有丰富的实践经验和理论知识。相信只要选择了我们与贵方合作，都会收到意想不到的良好效果。二：气囊工作简介
船舶用气囊上排、下水是一项极具发展前途的新工艺，它克服了以往中小型船厂修、造船舶能力受制于固定式下水滑道的弊端，发展成为今天极具灵活性的柔性下水技术，具有省工、省时、省力、省投资、机动灵活、安全可靠、综合经济效益显著等优点。船舶下水是船舶建造过程中最为重要的工序之一。目前国内中小型船舶生产企业普遍采用气囊下水方式，这种下水方式具有经济便利等优点，但是与传统的滑道式下水、轨道式下水、坞内下水等下水方式相比，气囊下水方式还存在缺乏理论支撑，实际操作中不规范等问题。根据现有船舶建造实践经验，在建造船长小于180 m的钢质普通船舶时，采用气囊式下水方式基本上还是可行的。因此，标准中规定二级Ⅰ类以下的船舶生产企业允许使用气囊式下水方式，同时对采用气囊下水的设施设备以及下水方案也提出了相应的要求。在以往造船企业船舶上、下水是一项技术难度较大的操作，含有一定的风险。为了规避风险，船厂不得不投巨资建造固定的机械化滑道，并延伸到水下。这种滑道的利用率低、占用场地的面积大，同时设备维护成本很高等不利因素，不但提高了修造船成本。而且船舶生产线受到限制，船舶的生产能力很大程度上受到限制。而采用气囊利用气囊的可压变形的柔性特点。采用气囊为船只下水“柔性下水”提供了方便条件。为船只下水提供了工艺简单、即安全、又可靠的下水方式。这种工艺使得船只上排、下水的过程变得比较简单。同时对船只成品的保护也非常有利，不但不损伤船底油漆，具有投资省、效率高、安全可靠、机动灵活等优点。船体利用气囊支持下水的柔性下水方式，是利用气囊可根据气囊的弹性支承原理，在下水的全过程中通过气囊自动的工作高度调节来分担船舶的重量，所以不会产生船体局部集中受力过大的情况使船体变形、受损。当船舶下水的过程中，在卷扬机钢索牵引力的作用下移动时，气囊表面与地面以及船体表面接触，在船体的移动过程中气囊表面相对于两者并不产生相对位移。只是整个气囊在重力作用下产生“压缩变形”。由于气囊内部气体压力在外部重力作用下产生变形，囊内气体体积受压力的作用下变化，囊内压力与外部压力相等的情况下变形停止，当船体在牵引力的作用下移动时，气囊同时也会产生滚动。由于气囊的囊壁既柔软又富有弹性，此时船舶移动的阻力主要取决于囊壁抗扭变的能力、使用气囊的尺寸和数量。当地面平整，地面强度能够满足气囊的压力要求时船舶移动阻力受地面的影响关系不大。在实际应用中气囊的运动实际就是一只充了气的气辊子，船体运动时在船体和地面之间象滚木那样依靠囊体的变形辗过地面和船体，使得船体向前运动。当地面的土质可压缩性比较大、平整度比较差、或是在气囊运动的通道上存在坡度，牵引力的大小将会改变，在下坡时由于气囊运动时摩擦系数比较小，在船体重力的作用下船体会下溜，所以在船体运动的相反方面，要设置牵引卷扬机防止船体下溜。
三：拖带前的准备1：使用设备情况卷 扬 机 4台 10吨滑 轮 组 8台 80吨气 囊 12条 8用4备 直径1500毫米 长12米 理论最大承载力27.3吨/米 270吨/条汽 车 吊 15吨气 泵 气 带 载重汽车 压力表
2：现场布置
2：卷扬机的现场布置
3：地锚的现场布置
3：地锚的设置由于目前据船体下水时间很短，处理永久性地锚时间比较紧，浇筑混凝土，强度满足不了28天强度，所以采用临时性地锚，采用混凝土预制块深埋的办法来处理。混凝土预制块体积为1.0*1.0*2.0米预制块，自重为5.0吨。 1：临时卷扬机地锚采用预制混凝土块，埋深2.5米，挖出来的杂土全部填在混凝土预制块上部，要分层压实。 2：临时主牵引滑轮组地锚采用预置混凝土块，埋深3.5米，挖出来的杂土全部填在混凝土预制块上部，要分层压实。两种地锚在预制块的中部邦扎钢丝绳，钢丝绳引出方式沿受力方向30度角上引。见图（四）。图（四）4：船体牵引点的设置船体牵引点最好设置在距船底比较近的地方，主要考虑船体受力比较好，另一方面牵引时受力角比较好，垂直向下分力比较小对牵引有力。5：气囊的布置气囊的布置根据气囊的承载能力确定。根据气囊的承载能力，每条气囊可最大承担270吨的重量，初步选择利用八条气囊总最大承担重量为2100吨，安全系数为2.7，确保万无一失。由于船体在行进的过程当中，船体前进1.0米气囊向前0.5米，所以预备气囊的位置应该安置在，受力气囊刚刚进入船体边缘受力时前方13米处，按照理论计算，此时船体前行13米时，备用气囊与第一条气囊之间的距离恰好是6.5米。见图（五）。图（五）四：造船支墩的撤离1：气囊的顶升在造船过程中，船底支撑采用垫礅支撑，每排礅之间生产期间以预留安置气囊的位置，按照设计尺寸安排好气囊，气囊充气之前，首先将船体与牵引卷扬机连接好，适当收紧卷扬机钢索将船体固定，钢索不要收的过紧，否则影响气囊顶升。图（六）船体固定好后，给气囊充气，充气压力达到设计压力0.13Mpa,气囊高度升高为一米，气囊此时的顶升能力为902.47吨，大于船体重量800吨。2：礅的撤离船体顶升完成后，船体升高，船底均离开了支墩，便可以开始加固外围的支礅以保证人员进入船底时的安全。然后适当的收紧卷扬机钢索。拆除支礅时要首先拆除内部的支礅，然后在撤掉外围的安全保证支墩，方可进行下一步的操作。 3：检查船底除气囊外是否有其他的障碍物。
五：卷扬机启动牵引1：卷扬机及滑轮组的设置见附图（七）
图（七）牵引卷扬机为两台，滑轮组每台卷扬机为两组每组两片，共4根钢索受力，理论牵引力为3*100=300kn，总牵引力约600kn。船体牵引力理论计算值为8000*0.03-0.05=240-400kn六：卷扬机及滑轮组的调位船体在第一阶段牵引过程中，有造船平台牵引至前行约50米，由于牵引夹角的问题，牵引点距卷扬机约20米处即停止，更换另一牵引点出再次牵引前行，牵引过程中，要时刻注意船体的前进方向要始终保持在中轴线上，不可偏离，如发现偏离可调整其卷扬机的牵引力，或调整气囊的安放角度，即与船体平行放置改为保持有一定角度排放，一次调整不应太大否则气囊行进中可能出现排列不齐、转角过大等、运行阻力过大增加气囊与船体之间摩擦力等问题，难以回调。船体第一阶段牵引布置见图（八）图（八）在第一阶段中，在气囊气动的瞬间，卷扬机的牵引力要克服船体的静止状态，牵引力要比较大，所以操作人员要控制好卷扬机启动运行时电机的档位不要过高，在一档位置比较合适，指挥人员尽量要求两台卷扬机同时达到最大出力状态，以保证卷扬机在最佳的工作状态下工作。在接近第一阶段终点时，由于牵引夹角逐渐增大，电机的出力也比较大操作人员要观察和细心的听转速，和电机的运行的声音变化，如声音变化的比较大或转速，逐渐下降，此时要立即通知指挥员下令停止牵引，调整牵引点进入第二牵引阶段。图(九)在第二阶段开始之前牵引现场指挥员要召集全体人员到一起，总结上一阶段的工作情况，并且要统一安排本阶段的工作，和注意事项。第二阶段的牵引主要使用船体后部的牵引环，牵引过程中防溜坡卷扬机要时刻控制住放绳的速度，不可以过快。防止船体溜坡过快时卷扬机控制不住发生危险。要求指挥员随时掌握各种情况，在此阶段各岗位人员要保持联系，密切配合，即时互通情况，防止不必要的事情发生。当牵引进入收尾阶段时，要注意与第一阶段收尾时相同的情况。转入第三阶段。图（十）牵引进入第三阶段后，要引起重视的是此时坡度比较大，随时要注意防止溜坡，牵引到位后，在更换牵引位置时，两根牵引绳不可以同时更换，一个一个的换，以确保绝对安全。图（十一）图（十二）船体进入第五阶段后牵引卷扬机只需一台即可，坡度较大在静止条件下启动，只要有一点力量即可移动，在这种条件下要注意后牵引卷扬机，防止船体溜坡，在这一阶段所有的气囊要利用好这一阶段调整好，准备下水。再下水前气囊均要调整与船体运行中轴线垂直，做好下水前的一切准备工作。在此阶段中气囊的安排要适当的调整，船体在入水之后船体前端气囊由于海水的浮力，气囊将失去作用，导致船体重心后移，船尾部气囊承受荷载加大，为保证船体和气囊的安全，此时要人为的将气囊加密，不至于使气囊过载，或船体拖地，具体的加密起点视当时的潮水状况确定。在此状态时也可以视情况在加密气囊的同时减少气囊内空气压力，来降低船首的吃水深度，防止船首触礁。
图（十三）船体在前行至海边时海边坡度为2.5%入海后海水内坡度为4.0%，潮水高度为2.50米。当船体超出250米线时，在最高潮位时船体靠自身浮力即可浮起，气囊失去作用。图(十四)船体入水后，在气囊尚未全部失去作用之前，海面上应该设置一条机动船配合，为防止船体全部浮起时成为海上自由体，在海浪的作用下左右摇摆，撞到暗礁上。入海后机动船应该在较短的时间内让船体离开海岸，到深海当中。七：船体的防止溜坡办法防溜坡主要靠船体后置卷扬机起作用，在设计方案中，卷扬机的位置和移动的次数始终保持最少的移动次数和移动距离，在实际操作中，可根据实际需要确定，灵活掌握。在最安全的前提下确定最恰当的位置。八：船体下水后气囊受力平衡问题船体下水后船首首先受到浮力的作用上浮，前端气囊受力减少，在浮力的作用下船体重心后移。导致后面的气囊受力增加，随着船体的前移，船体后面的几条气囊压力加大，变形严重船体有可能着地，为防止此类的情况发生。在实际操作当中，随时掌握船体吃水深度，和水下气囊的撤出时机，用来增加船体吃水，减少后部气囊的压力。上面讲到了船体下水之前后部气囊加密，需要在适当的时机进行。用来防止此类情况发生。
九：安全问题1:人员操作安全及人身安全主要注意以下几点：1：人员的安全教育，提高安全意识。2：在场的全体人员必须佩带安全帽，和佩戴胸章，指挥人员要佩戴红色袖标以区别操作员工。无关人员严禁进入操作区。对设备的检查：1：气囊再使用之前，要逐一进行严格检查，对气囊的表面检查是否有伤痕，是否有氧化，充气头密封情况、是否有漏气等现象。2：对充气系统的压力监视仪表，包括空压机的压力表，要逐一进行试验，指示要准确。充气阀门密封要好，不应有漏气现象。3：充气管以及与气囊连接的气带，连接要紧密，防止充气中气带脱落。牵引前后的注意事项：1：船底铺设支撑气囊前，首先要对支礅的稳定性进行检查，同时还应检查是否有妨碍气囊安全的物体，和妨碍气囊就位的障碍物。气囊牵引就位当中要注意防止拉倒船体支墩。2：在拆除支墩时在外围增设安全辅助支墩，在气囊的配合下，做到万无一失。确保工人人身的绝对安全。3：在牵引过程中随时观察气囊的压力变化，特备是在入水后，船尾部的气囊压力变化，在行进途中变坡的几个部位也应该注意观察。4：在布置气囊时，后牵引卷扬机要收紧钢索。5：在更换牵引点时，后牵引钢索要逐一更换，严禁同时将两条钢索同时取下。6：牵引的全过程中，注意在坡度比较大的路段，在船的前进通道上不得站人，船体后牵引钢索要保持张紧状态，随着船体的前行适当放松，严禁在钢索松弛状态下在坡道牵引前行。入海后应注意的问题1：船体入水时，海中要有机动船只牵引，全部靠浮力作用支持时，要及时撤出气囊。2：船只脱离气囊后，机动船只要及时将船体拖走，拖到水比较深的地方。3：海面风浪比较大的情况下要停止船只如海操作。
十：各项技术参数及计算数据：1：气囊的技术性能本采用6型直径1.50米，长12.0米气囊。气囊充气标准压力0.13MPa.
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