气囊下水技术是我国具有自主知识产权的一项高新技术。文章基于气囊下水存在的一 系列技术问题，通过气囊压缩试验、实船下水过程测试等方法的不断探索、研究，对大型船舶下 水用气囊的结构及性能参数要求、船台坡道参数、牵引力计算以及下水计算等方面进行了深入的 研究，总结出了一套完整的计算方法。研究结果已在70000 DWT和82000 DWT等船舶下水实 践过程中得到了充分的认证，从而为大型船舶的下水提供了一套技术理论支持。
2002年，总长138 m, 满载排水量15000 t, 下水时船体自身质量4000t 的万吨级油轮“舟油 28号”在浙江台州用气囊下水获得成功。不久就 有2~3万吨级各类货船用气囊下水，用气囊下水 的船舶吨位和自身质量迅速提高。2008年后，55 000 DWT巴拿马型船 “VICTORIA I” 号在浙江三 门下水，其后有57000 DWT 、70000 DWT 、82 000 DWT 船舶下水，下水质量已达到13000 t。 上百艘万吨级船舶用气囊下水取得成功，气囊 下水的吨位越来越大，取得这些成果除工艺操作水 平提高外，与以下各项研究成果有密切关系。 1 气 囊 气囊承载能力的提高是实现万吨船舶下水成功 的第一关键，从受力分析和长期应用实践已证实缠 绕型的结构是最优秀的，我们进一步又从万吨级船 舶使用特点中找出了气囊制作中帘子布的最佳缠绕 角，提高了气囊承载力。 万吨级船舶用气囊下水初期，多数采用直径 1.5m、 起墩时充气压力达到0.13 MPa、 长度18 m、2500 kN 承载力的气囊。到后期，如今最新产 品已到达充气压力0.16 MPa、长度增加到24 m、 直径1.5m 气囊，起墩时就能有4000 kN 承载力。 从目前情况看，具有最佳缠绕角的气囊是今后 大型船舶气囊下水用的最佳载体。 2 坡 道 气囊在倾斜的坡道上滚动，驮载船体下水，以区别滑道滑板的下水方式，故把这种用于气囊下水 的带有坡度的特殊地面道路称之“坡道”,船体建 造时船台部分地面道路也应包括在坡道之内，这里 只讨论坡道斜度、长度和强度。 气囊下水初期只用于内河小船，船体重量轻， 气囊可以在泥土地甚至草地上滚动。第一艘采用气 囊下水的万吨船以及其后第一批一两万载重吨的船 舶仍然是在泥土地上下水。由于这些坡道都经过多 次长期使用已经压得很结实，能承载初期一两万吨 级的船舶下水，但在临近海水浸泡的区域就很危 险，存在不安全因素，为此我们提出今后万吨船舶 必须建钢筋水泥混凝土下水坡道，经过多年研究， 并为多家船厂设计了新型适用气囊下水的折角型坡 道，它由主坡道和副坡道2个部分构成，见图1。
图1 气囊下水用的折角型坡道 船体就在主坡道上建造，其长度应达到施工要 求。主坡道的坡度 K₁ 应达到船体在解脱牵引后能 自滑，但也没有必要取过大的坡度，坡度加大，牵 引力就要求大，容易发生事故，船台建造投资也加 大。关于K₁ 的选取：由于船体自滑力是自身质量 的分力，所以自身质量越大自滑力也越大。与传统 滑道设计相同，下水船舶自身质量越大，坡道的坡 度相对较小，根据近年来万吨级船舶使用情况，提 出如下意见(见表1),仅供参考。 表1 主坡道坡度
| 10000~ 30000 | 30.000~ 50000 | 50000~ 70000 | | | | | | |
主坡道的坡度最后确定还需要综合考虑原始场 地的地形、地貌对施工条件、投资成本的影响，以 及地质、水文、气象条件等诸多因素的影响，上表 仅考虑船舶质量大小引起的对牵引力的要求。 副坡道的长度，要求在其上能停放5只气囊起 到承压作用就可以，所以用直径1.5 m气囊时， 一 般取13～15 m, 过长就不起作用。 副坡道的坡度 K₂, 首先不能太大，否则第5 只气囊就不能起到有效作用(不受压缩),如采用 直径1.5m气囊，坡度1/10以后就出现这种情况。 其次又不能太小，如果小于船体倾斜后的最大倾斜 度，副坡道上的气囊就会出现最靠尾部一只气囊压 缩量大于拐点上气囊的压缩量，在这种情况下，不 但气囊有危险性，同时还对坡道末端造成很大压 力，容易发生事故。根据近年来3万～8万 DWT 艉机舱货船的下水计算， 一般当水位到达拐点时， 船体最大倾斜度1/32～1/28,所以坡度应大于1/ 28为宜，目前用直径1.5 m 气囊时，平时多数取 K₂=1/15~1/25。 副坡道及主坡道后半部必须用钢筋水泥混凝土 建造并有足够的强度。 3 牵引力计算 气囊下水技术推广最初10年间，由牵引失败 而造成的事故占气囊下水事故之首位，而且其危害 性大。随着万吨级船舶自身质量增加，牵引力就要 求更大，更应重视牵引力的计算。牵引力F 推荐 按式(1)计算： F=[k₁(m·sina-k₂μ·m·cosa)]a,(1) 式中： F 为牵引力，kN;m 为船舶自身质量，kg; a 为船舶龙骨倾角，°;μ为气囊滚动阻力系数；k₁ 为安全系数 (k₁=1.5~2.0), 目前多数取2;k₂ 为船舶气囊下水工艺操作影响系数，与气囊充气压 力、摆放平行度等有关； a 为加速度，m/g²。 上式中的滚动阻力系数，至今尚无准确的计算 方法，在小型船计算时，从安全角度考虑，可以不 计算此值。但大型船也如此会造成误差太大，为解 决这一困难，通过观察多艘万吨级船舶在不同坡度 的坡道上下水时是否能自滑，即下达下水指令脱开 牵引后船舶能否自行下滑。能自滑时，此坡道的坡 度值必定大于气囊滚动阻力系数。观察多艘70000 DWT和57000 DWT等巴拿马型船在主坡道1.2/ 100～1.25/100 的坡道上下水时，其中少数能自 滑，多数不能自滑；当在坡度1.3/100 坡道上下水 时，全部能自滑。从而得知，气囊滚动阻力系数μ <1.2/100。因为只要有一次能自滑，就说明这一 点，其它不能自滑者，主要是气囊在铺放过程中的 不平行度造成，尽管工艺要求气囊铺放与船体中心 线垂直，要求全部呈平行状态，由于气囊是柔软的 长条，实际操作时要将数十条气囊达到都平行很困 难，必定有误差，所以就出现相同的姊妹船在同一
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