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摘要 对 70,000 载重吨散货船气囊下水要素进行计算， 取得各项数据， 并据此 编制气囊下水操作工艺和制订安全保障措施， 指导实船下水操作获得了成功， 下水过程进行的检测结果验证了计算的准确性。实践证明，船舶气囊下水技术 还具有极大的发展潜力。 关键词 船舶 气囊下水 计算 安全措施 一、概述
船舶气囊下水是具有我国自主知识产权的创新技术。因具有省投资、无污染、机动 灵活、安全可靠、综合经济效益显著、更低碳环保等优点，近年来发展很快。 浙江正和造船有限公司自 2008 年以来，已经使用气囊实现了包括 57,000 吨散货船、 33,000 吨散货船、27,000 吨运木散货船、8,000 立方米运木船等多条船舶的顺利下水。 2010 年初，根据手持订单情况，公司提出 70,000 吨散货船也使用气囊下水技术。 按照有关标准的规定， 下水重量大于 5,000 吨的船舶， 气囊下水前应提供可行性报 告， 评估该船台能否适应这类吨位的船舶气囊下水， 同时对船舶及气囊在整个下水过程 的安全性进行评价，因此必须对气囊下水过程进行计算。 船舶气囊下水过程计算， 通常包含的主要内容有： 船舶在坡道上产生的下滑力及钢 丝绳的牵引力； 下水需要的气囊数量和布置方案； 每只气囊的承载力以及对船舶重心之 矩的总和； 下水过程船舶入水部分的浮力； 船舶行程中承载力变化时气囊可能产生的最 大内压；并据此验证气囊强度，必要时应根据船舶结构校核船板应力。 济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 程中的每个阶段均达到动态平衡， 根据某一具体的船舶下水重量、重心位置、船底线型， 综合考虑下水坡道坡度， 水位高低等一系列参数变化对下水过程的影响， 对下水过程的 主要阶段进行计算， 得出每只气囊在船舶下水过程中各个位置的内压和承载力数值。如 果计算得出的各项数值均在许可范围内， 则可以认为船舶在该船台上利用气囊下水是安
全的，否则需要对该船台进行改造，并修改下水方案，重新计算。
二、计算要素
1、船舶与船台 船舶总长 LOA 型 宽 B 型 深 D 设计吃水 T 重心纵向位置 LCG 船舶在船台上的位置如图 1 所示。
222.00m 32.26m 18.00m 11.30m 97.00m
图 1 70,000 吨船台及下水坡道
2、气囊内压和承载力 要保证船舶安全下水，气囊能否承受所受到的压力无疑是最重要的要素。 船舶整个下水过程中， 在两个环节上需要气囊承载力作保证， 一是在起墩过程， 二 是在船舶脱开牵引后直至在水中全浮的过程，即船舶由船台进入水中的过程。 由船舶起墩作业计算得出的气囊承载力总和应大于船舶下水重量， 该船设计自重为 12,200 吨,加上下水时的配载， 船舶下水重量大约为 13,000 吨。同时按照标准规定， 为 保证起墩时船舶的稳定， 应计算每只气囊承载力对船舶重心之矩的总和， 小于船舶下水 重量乘以两柱间长的 1% 。 起墩时气囊数量按公式（1）计算： N = K1 ………………… (1)
式中： N——气囊的数量； K1——系数， K1 ≥1.2；Q ——船舶下水时的重量 （t）； g ——重力加速度 （m/s2）；Cb——船舶方形系数； R——每米气囊允许的承载力（kN/m）； Ld——在船舶舯剖面处气囊囊体与船舶接触长度（m）。 按公式（1） 计算气囊需要数量， 根据船舶有关参数排列气囊， 进行起墩姿态气囊 承载力计算，得出所有气囊的承载力以及对船舶重心之矩。 限于篇幅，本文只提供船舶重心位置附近气囊承载力计算表，详见表1。 表 1 起墩时船舶重心位置附近气囊承载力
| 所处 肋骨号 | 工作长度 （m） | 距重心位置 （m） | 工作高度 （m） | 气囊内压 （Mpa） | 承载力 （t） | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | |
计算表明，全部选取现有常规气囊，所有气囊按出厂压力充气，总承载力可以达到 13,700 吨， 大于船舶下水重量， 能将船体抬升完成起墩任务。所有气囊的承载力对船舶 重心之矩的总和为 1611 t*m，大大小于船舶下水重量乘以两柱间长的 1%，船舶有足够 的稳定性，所以起墩过程是安全的。 船舶下水作业刚开始时，船体的重量分布在全部气囊上。 当船舶脱开牵引后， 船舶的下滑力推动气囊向水边滚动， 带动船体向水边移动。随 着滑程增大， 艏部的气囊滚出， 艉部船体的一部分入水， 直至在水中全浮。在整个过程 中，气囊的压缩变形率、承载力和船体浮力、纵倾角等都在不断改变。 在船舶移动过程中， 由于气囊轴线相对于地面的运动速度与船体相对于地面运动速 度是不同的， 因此需要通过计算找出船舶重心位置移到船台末端时， 处于船舶重心位置 下面的气囊的编号，并求出该气囊的工作高度及承载力。 计算得出，当船舶重心移到船台末端时，编号为 12 号的气囊也滚动到船台末端， 处于船舶重心下面。 一般情况下，当艉部入水部分产生的浮力不足以抵消艏部滚出船体气囊的承载力 时， 船舶的纵倾角会发生变化， 船舶重心位置下面的气囊承载力会变大， 其最大承载力 在船舶重心位置移到船台末端时发生。通过计算可以得出仍然位于船底的气囊产生的承
载力及内压。这时船体重量由浮力和船舶前部的气囊支反力平衡。 船体入水时的受力情况见图 2 。
图 2 船体入水受力图
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