|
目前的大型船舶大都采用气囊纵向下水方式，船舶解脱牵引（脱钩）后立即启动下行，从气囊滚动到船只入水，全部过程只历时2到3分钟。本文将揭示其动态过程及计算原理。
船舶上排下水气囊运动机理
船舶上排下水气囊在船底下被压成扁平的形状，其不接触船底或地面的自由表面由于内部压力（垂直于囊壁的气压）的挤压和表面张力的作用而呈圆弧形。 当船体相对于地面移动一个微量的距离s，如果气囊的外表面与船底或地面的摩擦力足够大，以致不产生相对运动，则气囊上下表面产生一个相对位移s（即从O点移动到了O’点），气囊产生剪切变形。在图9.1中，实线轮廓是气囊未变形时的形状。产生剪切变形后的瞬间形状用灰色点划线来表示。
由于船舶上排下水气囊内部压力的作用，气囊运动方向前后端的自由表面会恢复自然的圆弧形状（见图9.1中的灰色虚线轮廓），恢复形状后的气囊中心移动了s/2的距离。这就证明了气囊中心相对于地面的运动速度等于船体相对于地面运动速度的一半。即式中：vG——气囊中心相对于地面的运动速度； vS——船体相对于地面的运动速度。 这是气囊上下接触面不产生相对滑移情况下的理论速度，实际上，气囊在滚动过程中，由于在整个长度上，滚动速度会有微小不均匀，气囊囊壁会产生蠕动来保持平衡，微小的滑移或蠕动现象是存在的，导致气囊速度的微小增量也是必然的。气囊与船底面间产生的微小滑移或蠕动会减小气囊相对于船体的运动速度；气囊与地面间产生的微小滑移或蠕动会增加气囊相对于地面的运动速度。但在正常的情况下，相对于气囊滚动速度来说，增量应该是一个较小的量级。因此，粗略地说，气囊运动速度为船体下行速度之半是正确的。
船体运动的阻力
如果船体处于斜坡上，则船舶上排下水气囊内压力的作用会使船体产生向下移动的分力。在这个分力（船体下移力）的作用下，若能克服运动的阻力，船体就会产生下行移动。 如果气囊与船底或地面的接触表面不产生相对滑移，则摩擦阻力不做功。船体下行要克服的仅仅是气囊剪切变形的阻力，称为气囊滚动阻力。根据理论分析，它应当与下列因素有关： l 正比于气囊的只数； l 气囊囊壁的厚度； l 气囊的尺度； l 气囊的材质； l 气囊的工作参数：压缩比例；工作压力等。 关于这些参数的影响，目前还没有可资分析的试验资料。一些实践的工作经验表明，气囊下水的阻力还与地面的状况相关。可以设想：如果气囊与船底或地面接触表面的摩擦较小，则气囊在产生滚动变形的同时还发生了接触表面的滑移，于是就产生了气囊滚动与滑移的混合运动。应当说这时候的船体运动阻力是低于纯气囊滚动阻力的。 船体自行下移的起始坡度可作为气囊滚动阻力的系数用于船体下水牵引力的计算。 船体下行一段距离后，由于船体龙骨坡度的改变，船首气囊逸出，船尾入水等原因，会导致船体运动阻力不断变化，总的说来是趋向于阻力减小方向的。
气囊承载力的计算
气囊布置参数的确定 在进行气囊承载力计算之前，首先要确定气囊在船底下的布置参数，如布置气囊的只数、间距、各个气囊位置相对于船舶重心的距离。通常把其中一只气囊恰好布置在船舶重心的位置，然后向重心前后按预定的间距布置气囊。 一艘332000DWT货船56只气囊的布置。由于气囊的长度只有18米，小于船舯部的宽度，所以在舯部的气囊采取了交错布置形式，首尾部仍采用单排布置形式。 该船两柱间长LBP=170.8m，下水重量G=93685.5kN，重心纵向位置LCG=－8.846m，共布置56只气囊，气囊间距取2.8m。尾部起始气囊编号为0，首部最后一只气囊编号为55，重心处的气囊编号为24。采用船舶上排下水气囊的直径D=1.5m，长度L=18m。除船舯部的气囊，气囊的全部长度受压缩外，在首尾部的气囊，由于船底瘦狭，气囊的长度只有部分受压缩，这个长度称为接触长度LAC。LAC在船全长范围内是变化的，在舯部受气囊长度的限制，船底与气囊的最大接触长度LAC等于气囊长度L。
| 
