239.8m甲板运输船用气囊下水吉水计算方案
1. 范围1) 本工艺规定了气囊移船及下水船舶时，对船舶及气囊、坡道、绞车等设施的要求，以及撤墩、移船、下水过程中的资料准备、方案编制、操作程序及安全措施等。2) 本计算适用于1#239.8m甲板运输船。3) 本计算按照启东畅达船舶工程有限公司的气囊下水设备参数、操作流程。2. 引用文件l CB/T 3837-2011船舶用气囊上排、下水工艺要求l GB/T 3795-1996船舶上排，下水用气囊3. 术语和定义1) 起墩：下水前，铺入气囊充气将船舶抬高，当船底高出墩木，撤出墩木，气囊适当放气使船舶坐落在气囊上的过程。2) 移船：将船舶从水边向船台移位或从船台向水边移位的过程。3) 下水：将在船台上建造或修理的船舶沿坡道送入水域处于浮态的作业。4) 坡道：用于气囊下水、带有一定坡度的滑道。4. 人员1) 凡是参与船舶移位或下水的作业人员，需要在作业前得到安全主管部门的安全交底并签写危险源知情书，并应严格按照相关规程进行作业，服从统一指挥。2) 凡是非船舶移位或下水的作业人员严禁越过设置的警戒线，并尽可能远离移船或下水作业区域。5. 船舶信息 1) 239.8m甲板运输船型长239.8米，型宽51米，型深13米。下水船舶重量约为26500吨，重心位置为：115.92m、距基线9.52mm。2) 船舶下水后艉（Fr0)吃水4.005m，艏（Fr303)吃水3.420m（不含1548吨压载水）。3) 船舶下水后艉（Fr0)吃水4.985m，艏（Fr303)吃水2.798m（含No.8 压载水舱注满1548吨压载水）。1. 船台概况船台长208m，船台宽度86米；船台有二种坡比：坡比1:80，长184米、坡比1:20，长25米。高平潮时滑道末端的水深2.4m,距船台滑道末端353.295米处设二只250吨地牛和一只150吨地牛。2. 下水前准备工作1) 船舶下水前准备，要求组织人员对船舶进行联合检查，检查以下工作：l 主船体工程装焊及外壳补磨报外检认可，各舱室密试外检结束。l 主甲板下，全船外板涂装外检结束，按船舶下水要求并在油漆规定时间内下水。l 水线以下舾装工程结束：海水阀及格栅、锌块、放水塞必须安装到位，不得遗漏。l 检查船上设备安装情况，对未安装结束的设备及船上其它可移动的辅助设备要求进行临时固定。l 检查下水时的安全保障工作，甲板面栏杆扶手应焊接牢固，甲板面人孔盖、机舱口盖、水密门及海水阀门应关闭，放水塞的水密性完好。2) 船台符合船舶下水条件要求，彻底清洁船底部、两舷的船台垃圾杂物。3) 清理下水区域的淤泥，下水区域的水深必须大于船舶安全下水的水深要求。4) 下水时，拖带船舶及港监护航设施准备及检查到位。提前在船体艉部带缆桩上系挂缆绳牵引至拖轮上，船舶下水时拖轮需处于动车状态，与船体同步移位辅助船体下水。5) 观测下水前三天的潮位动态及时间，来确定下水准确时间及工作安排。下水水位条件：滑道末端的水深须大于2.4米。6) 下水前应由生产部门、质检部门、下水公司联合进行全面检查和认可。3. 气囊的型号所有气囊全部符合CB/T3837-2011船舶上排、下水用气囊的行业标准。根据船舶的相关技术参数，本船下水选用9帘10胶的CL-9型直径Ф1.8米、Ф2.0米、Ф2.2米三种规格的气囊，气囊有效长度为18米。气囊的爆破压力为0.7MPa，静态额定压力为0.25MPa，动态额定压力为0.2MPa。4. 船舶牵引拉力计算1) 船舶移船时最大牵引力l 船舶自重下滑力F1：F1 = QxSINα–QxfxCOSα=26500X1/80-26500X0.01X79/80 = 332-262=70（吨） 式中： f---气囊的摩擦系数取0.01Q---本船下水总重量=26500（吨）α---船舶纵向角度，α=0.7162（船台纵坡1：80)因有牵引设备（钢丝绳和滑轮组）的自重力影响，实际船舶不能向下移动。为了船舶产生更大的下滑力，估在移船时通过调整气囊的气压来调整船舶的纵向倾角度，通过计算，船舶调整到纵坡1/69为最佳角度。F2 = QxSINα–QxfxCOSα=26500X1/69-26500X0.01X68/69 = 384-261=123（吨） 式中： f---气囊的摩擦系数取0.01Q---本船下水总重量=26500（吨）α---船舶纵向角度，α=0.8328（船台纵坡1：69)l 移船惯性力：F3=Qa=26500x0.015=398KN=41（吨） 式中： Q---本船下水总重量=26500（吨）a---移船加速度,取0.0125m/s2 l 移船加速度： a=（（π*（D+2*d*c)*n/S）*A）/60/t=（（3.14x(1+2x0.036x14)*2.87/20）*2）/60/2=0.015m/s2 式中： D---牵引绞车卷筒直径为1米；d-- 钢丝绳直径为0.036米；c- 牵引绞车卷筒钢丝绳层数为14层；n- 牵引绞车卷筒速度，取2.87转/分钟；S- 牵引滑轮组倍率，取20倍；A- 牵引绞车数量，取2台；t- 制动时间，取2秒；故，船舶下移时最大牵引力： F=(F2+F3)*1.5=(123+41)*1.5=246吨1) 船舶下水前最大牵引力当船舶移到指定下水位置后，在下水前需要将船舶调整到纵坡1.49435/100为最佳角度。F3 = QxSINα–QxfxCOSα = 26500X1.49435/100-26500X0.01X98.50565/100 = 396-261=135（吨） 式中： f---气囊的摩擦系数取0.01Q---本船下水总重量=26500（吨）α---船舶纵向角度，α=0.8561（船台纵坡1.49435：100)1. 下水设备配置因船舶所需的最大下滑牵引力约为246T，下水公司配备2台40T的卷扬机。通过2套200吨的滑轮组进行牵引（牵引力400T）。下表为下水主要设备配置表：
序号设备名称/人员规格/型号数量备注
1卷扬机40T2台套下水公司
2 高强度气囊Φ1.8m*18m8只下水公司
Φ2.2m*18m30只下水公司
Φ2m*18m80只下水公司
3五柄动滑轮组200T2套下水公司
4五柄定滑轮组200T2套下水公司
5卸扣200TN只下水公司
6卷扬机钢丝绳Φ36mm*1500m（破断拉力65T）2根下水公司
7牵引钢丝绳Φ90mm（破断拉力400T）N米下水公司
8脱钩器200T2台下水公司
9叉车、门吊、卡吊、电力
船厂提供
2. 地牛和吊耳的设计本平台下水的最大下滑力为236吨，必须要同时使用2个（SWL250T)地锚，在距基线5.2m高Fr256处船舶上设计安装2个（SWL200T)下水吊耳，供卷扬机牵引。3. 牵引设备的布置详见附件牵引设备布置图4. 船舶起墩墩高800mm，取墩、铺设气囊顺序将从艏部向艉部操作：1) 如图2所示，在Fr214~Fr223区域布置14只直径2.2米x18米气囊;2) 气囊进行充气，经计算，当气囊充气压力达到0.138Mpa时，气囊托举对艉支点的力矩（3114071吨米)>船舶自重对艉支点的力矩（3114071吨米)，船艏将会翘起，FR270向前的墩子将不受力；3) 将不受力的墩子全部取出并清理地面；4) 从首部向船尾逐步拆墩。5) 充气、取墩、铺气囊、充气...，一直将气囊铺置到FR64肋位停止以上工作；6) 对船艏已经布置好的气囊进行气压调整，使艏部的船底部接近地面；7) 再按同样的工序进行取墩、铺气囊、充气...,一直将所以墩子全部取出,见图3。 直径2.0米长18米（68只），直径2.2米长18米（30只）
图2. 艏部气囊撤墩示意图（初始位置）
图3. 起墩气囊布置图（起墩后的气囊布置）
1. 船舶移位因船舶离滑道末端较远（如图4所示），当船舶在下水过程中，艉部的气囊将越来越少，艉倾力矩将逐步变大，会导致艉坠落的风险，故在下水前需要将船舶移位到靠近船台末端。
图4. 移船前位置图l 移船前船舶位置：FR0距滑道末端41米。l 移船后船舶位置：FR0距滑道末端-23.2米。l 为了增加船舶下滑力，在移船过程中将船舶纵倾率控制1：69左右。 移船操作：二个人同时各操作一台75t绞车,打开绞车刹车，船舶通过下滑力的作用船舶将缓慢向下移动，当船舶下移到6.4米左右后缓慢操作刹车，使船舶停止向下移动。然后在船舶的艉部增补气囊，充气，调整气压，然后再缓慢打开刹车，使船舶缓慢向下移动。采用同样的方式反复操作，使船舶移到规定的位置，如图5。移船操作要点：1) 二台绞车要尽量保持同时操作；2) 操作绞车刹车一定要缓慢；3) 船舶在下移过程中，要安排人员及时检查各只气囊的气压变化，如发现气囊的气压超过0.2MPa时要及时调整气压。
图5. 移船操作后位置1. 加注压载水当船舶移到指定位置后，调整气囊的气压。为保证安全，将船艏与船台面接触，减少船舶下滑力，同时在No.8 压载水舱注满压载水1548吨。
2. 船舶下水计算船舶下水前的准备工作：牵引设备布置、船舶顶升起墩、船舶移位、加注压载水一切就绪后，第二天开始进行船舶下水工作。在船舶下水当天最底潮水时重新调整气囊的布置和气囊的气压，调整船舶的纵倾率至1.49435：100最佳状态。1) 船舶下水气囊布置从Fr45开始布置气囊，气囊间距为3.2米，共布置97只气囊（直径1.8米气囊8只，直径2.0米气囊59只，直径2.2米气囊30只），具体布置如图6所示：
图6. 船舶下水气囊布置图船舶下水气囊气压调整，按船舶纵倾率为1.49435：100，各只气囊的气压见下表：
1) 船舶下水过程各状态计算：当最高潮时滑道未端的水深为2.4米，经计算，船舶在下水过程中，船舶的状态和各气囊的气压见下表：
总结：当高平潮时滑道的水深为2.4米，船舶自重为26500吨时，下水计算结果如下：1、当船舶下水100米时，船舶开始艉浮；2、当船舶下水201米时，船舶最后一个气囊脱离船台滑道；3、船舶在全程下水过程中，当船舶下水60米时，气囊气压最大，最大压力为0.221MPa<气囊工作压力为0.25MPa;估气囊满足要求；4、当船舶下水201米时，船舶全浮，艏部（Fr284)吃水为2240mm<船台末端水深2400mm，估船舶在下水过程中不存在艏跌落风险。1. 基本作业程序1) 将全船的船体部分进行联合检查并会签后，关闭海底阀。2) 准备工作：将气囊牵引具，充气设备设施运到现场待用。3) 将船舶与船台前端的地锚上的卷扬机钢缆通过拖钩进行有效的连接并予以带紧。4) 按操作工艺程序分别对气囊进行充气，一次充气不宜过高，可充至0.10Mpa左右。5) 继续分别充气并随时检查气囊压力，待气囊压力充至邻近起墩的工作压力时，应根据具体方案要求，有针对性地充气和调整气囊的压力及工作高度，以至将船体完全托起，待船底高于船墩50㎜左右时进行撤墩操作。6) 撤墩前应对气囊的压力，工作高度进行检查，气囊工作压力应符合标准要求，工作高度应基本一致。7) 待检查确认气囊布置工作压力、高度等各项指标均符合要求且确认无误时，方可进行撤墩。8) 撤墩应按照先撤龙骨墩，再撤边墩，由里及外的顺序进行。9) 撤墩结束后应对场地进行清理，清除障碍物及坚硬杂物，以免影响气囊滚动或扎伤气囊。10) 等检查工作到位且确认合格后进行下水，下水时船台的气囊工作场地上不应有人，以免伤及人员安全。11) 下水时，必须在海巡艇交通管制后，并由总指挥统一指挥，以海事封航时间为准，随时保持联系。需安排两条全回转港作拖轮在下水后拖带和护航。12) 下水当天，待高平潮下水公司两名专业人员同时打开脱钩器，船舶将自溜入水。2. 应急措施1) 在前期撤墩状态之时，必须注意气囊充气后压力和气囊在充气之后的变化情况，如发现气囊破损和质量达不到本次下水要求因及时更换，待更换后再进行重新操作。2) 夜间值班人员必须一晚上不间断进行气囊和压力表变化的检查及实际情况来确定，需不需要替换气囊或一些相关设备须更换，应及时进行更换，以确保安全。3) 在移位或停止移位之后，随时观察并细致检查气囊情况，如有漏气及时更换。考虑气囊会在海水下面几个小时，不好充气，也不好临时更换，所以必须做好气囊的安全检查工作。4) 在下水时，应选择高平潮时间，密切注意来往船只，派专人或专船负责监控；非下水工作人员，在下水时必须集中到安全地带。5) 本次下水利用2个200T脱钩器进行脱钩下水，如发现脱钩器在脱钩时，出现被卡住时，应立即改为割断钢丝绳进行下水，在下水前必须有割刀预备应急，在脱钩时注意人员安全。3. 下水公司人员配置1) 下水全过程中每一工序都必须统一指挥。2) 下水公司施工人员一览表
序号职责姓名联系电话
1项目经理
2现场总指挥
3气囊充气
4气囊充气
5气囊放气
6气囊放气
7卷扬机操作
8气囊摆放
3) 所有气囊及全部设备应经过检查，保证使用要求。4) 非工作人员不得进入船台，特别牵引钢索前后左右，气囊充气后的前端严禁其他人员靠近。4. 其他注意事项1) 检查船舶下水区域的水深是否满足要求，如发现不满足需要清进淤泥。2) 检查船台的承载能力，特别是船台转折点处的承载能力是否满足要求。3) 在下水过程中达到艏跌落之后，气囊会从两边飞出，下水时船两侧不能有人员，防止被气囊弹飞。4) 根据经验，下水过程中船尾部甲板会上浪，在下水之前需要将甲板上人孔盖、机舱口盖、水密门、临时工艺孔等进行关闭或封堵，保证水密。5) 移船时，必须控制移船的速度，移船速度小于1.8米/分钟。
1)
1. 下水区域水深要求：
1. 船台承载力要求：
1. 船舶下水冲程：影响船舶下水冲程的因素非常多（船舶下滑速度、风力、水阻力、水流等因素），估不能准确计算下水冲程，一般根据常规经验取值为下水冲程是下水船舶的1.5～3倍船长，估下水冲程约为360米～720米。此船台坡度为1：80，船舶下滑力非常小，估下水冲程取小值为2倍的船长约480米左右。因下水区域的海面比较狭小，为了防止船舶下水后冲程过大，估需要采取一定的措施。具体措施根据下水公司的实际经验确定，确保船舶安全下水。
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