70000DWT船舶气囊下水计算与实践
70000 吨散货船气囊下水静力计算分析报告
70000 吨散货船气囊下水静力计算分析报告目录1. 前言 (4)1.1 该船的主要特征 (4)1.2 计算分析依据的图纸及文件 (4)1.3 计算采用的软件 (4)2. 有限元模型的建立 (4)2.1 模型范围 (4)2.2 坐标系及量纲 (5)2.3 结构模型化 (5)2.4 网格控制 (5)2.5 材料特性 (6)2.6 有限元模型简述 (6)3. 载荷与边界 (8)3.1 计算工况 (8)3.2 模型中所施加的载荷 (8)3.3 边界条件 (9)4. 计算结果 (9)4.1 肋板 (9)4.2 纵桁 (10)4.3 外板 (10)5. 总结 (11)6. 计算结果图片 (11)6.1 Fr115 肋板 (11)6.2 Fr118 肋板 (12)6.3 Fr121 肋板 (13)6.4 Fr124 肋板 (14)6.5 Fr127 肋板 (15)6.6 Fr130 肋板 (16)6.7 CL.11912SB 纵桁 (17)6.8 CL.8632SB 纵桁 (18)6.9 CL.6172SB 纵桁 (19)6.10 CL.3712SB 纵桁 (20)6.11 CL.1252SB 纵桁 (21)6.12 CL.1252PS 纵桁 (22)6.13 CL.3712PS 纵桁 (23)6.14 CL.6172PS 纵桁 (24)6.15 CL.8632PS 纵桁 (25)6.16 CL.11912PS 纵桁 (26)6.17 外板 (27)附件 (30)A.端部弯矩和剪力计算 (30)B.3#70000 船气囊下水工艺(2010.11) (34)1. 前言本报告根据山东省昌林船舶气囊与靠球技术研究中心提供的《3#70000船气囊下水工艺(2010.11)》文件以下简称《工艺》,用有限元方法做了相应静力计算,本文所作计算不考虑动载荷和冲击载荷对船体结构的影响,也无法考虑实际操作中的一些其它因素的影响｡所作计算仅供中国船级社参考之用｡1.1该船的主要特征70000吨散货船的主尺度如下:: 222.00米总长LOA垂线间长L: 216.20米PP结构船长L: 213.27米S型宽B: 32.26米型深H: 18.00米结构吃水T: 13.00米S服务航速V: 13.8节max: 0.897方形系数CB1.2计算分析依据的图纸及文件SC4582-010-04 横剖面图SC4582-110-05 基本结构图SC4582-110-06 外板展开图SC4582-112-02 双层底结构图SC4582-111-02 舷侧结构图SC4582-121-03 横舱壁结构图1.3计算采用的软件计算中,采用MSC/Patran建立模型､施加载荷及显示应力和变形结果,计算分析采用MSC/Nastran进行｡2. 有限元模型的建立2.1模型范围气囊下水静力计算,采用三维有限元模型对散货船主要构件进行强度直接计算时,模型范围为船中货舱区的1/2个货舱+1个货舱+1/2个货舱,垂向范围为船体型深,强度评估采用中间一个货舱(含舱壁的)的结果｡由于本船重心位于第4舱,故选用1/2个3货舱+1个4货舱+1/2个5货舱的全宽模型为本次建模的范围,即FR91—FR164｡2.2坐标系及量纲模型全局坐标系的X方向为船长方向,指向船艏;Y方向为船宽方向,自中纵剖面指向左舷;Z方向为型深方向,自基线指向甲板｡模型全局坐标系的原点位于FR0､纵中剖面､基线处｡结构模型的建立和载荷施加过程中采用毫米单位制(SI-mm),单位定义如下:质量: 吨(t)长度: 毫米(mm)时间: 秒(s)力: 牛顿(N)应力: 兆帕(MPa)压力: 牛顿每平方毫米(N/mm2)2.3结构模型化图纸中所述的所有主要构件均在有限元模型中建模｡有限元网格边界尽可能的模拟实际结构的扶强材排列规律,并尽可能的表示扶强材之间的板格真实几何形状｡结构尺寸采用船舶建造厚度｡模型中船体的外板､甲板､船底板､强框架､纵向列板､舷侧肋骨高腹板以及槽形舱壁､壁凳和凳内隔板均采用4节点板壳单元模拟,在高应力区和高应力变化区尽量避免使用三角形单元｡对于承受水压力和货物压力的各类板上的扶强材用梁单元模拟,并考虑偏心影响｡纵桁､肋板上的加强筋,肋骨和轴板等主要构件的面板和加强筋用杆单元模拟｡当遇到网格布置和大小划分比较困难时,部分区域上的线单元用一根代替多根,或线单元位置和实际的加强筋布置有一定的错位｡2.4网格控制不与气囊接触的船体结构有限元网格参考《CCS散货船有限元强度直接计算指南》要求,沿船壳横向按纵骨间距或类似的间距划分,纵向按肋骨间距或类是间距大小划分,网格形状接近正方形｡船底纵桁和肋板在垂直方向上布置3个单元｡每个槽型舱壁的腹板和翼板划分为一个板单元,在槽型舱壁下端接近底凳处的板单元和凳板的临近单元其长宽比尽量为1｡与气囊接触的船体结构使用1/2纵骨间距,并考虑相邻结构的单元协调性｡其中Fr122与Fr126位置处使用100X100有限元网格,并考虑相邻结构的单元协调性｡2.5 材料特性70000吨散货船货舱段结构由普通钢及高强度钢构成,计算中取材料的物理特性参数如下:扬氏模量 E: 泊松比: 密 度: 2.06 ⨯105 N / mm 2 0.3 7.85⨯10-9 t / mm 3 材料系数 k: 普通钢为 1;H32 为 0.78;H36 为 0.72｡2.6 有限元模型简述有限元模型如下图所示:图 1,有限元模型总揽图 2,有限元模型侧视图四边形壳单元个数: 58072 个三角形壳单元个数: 2277 个梁单元个数: 21075 个杆单元个数: 5011 个多点约束: 1 个工况数: 1 个图3,船体外板有限元网格划分图4,内底板有限元网格划分3. 载荷与边界3.1计算工况依据《工艺》,确定的计算工况为下水过程中船舶重心到达船台末端时的船舶受力状态｡此时船舶承受水的浮力,气囊的支撑力和船舶自身重力｡由于浮力较小,船舶在自身重量的作用下处于中拱状态,且气囊支撑力主要集中在船台末端即船舶重心位置附近｡3.2模型中所施加的载荷1)气囊支撑力模型中加载了Fr104.5/Fr108/ Fr111.5/ Fr115/ Fr118.5/ Fr122/ Fr126/ Fr130/ Fr134/ Fr1138/ Fr142/ Fr146/ Fr150处的气囊支撑力,气囊支撑力来自《工艺》,见下表｡表1.船舶重心到船台末端时气囊承载力2)弯矩和剪力模型后部端面施加一个弯矩和一个剪力,所施加的弯矩和剪力为计算所得的船舶重心处的弯矩和剪力｡船舶重心处的弯矩: M1 =M2+M3+M4其中: M1为船舶重心处的弯矩,M2为船舶重量引起的船舶重心处的弯矩,M3为1#—6#气囊入水后浮力对船舶重心处的弯矩,数值见《工艺》,M4船舶入水部分浮力对船舶重心处的弯矩,数值见《工艺》｡船舶重心处的剪力: F 1 = F 2 + F 3 + F 4其中: F 1 为船舶重心处的剪力,F 2 为船舶重量引起的船舶重心处的剪力,F 3 为1#—6#气囊入水后浮力,数值见《工艺》,F 4 船舶入水部分浮力,数值见《工艺》｡计算得到: M 1 = 215517.0818(t ⋅ m); F 1 = 3181.12(t) ｡计算过程详见附件A ｡需要注意的是,实际船中弯矩和剪力会略小于计算所得之值,因为模型中施加了气囊的支撑力,支撑力会起到减小船中弯矩和剪力的作用,这部分作用在有限元计算中由软件自动考虑,此处计算端部施加弯矩和剪力时不考虑在内｡3.3 边界条件模型前端面上所有点约束六个方向的自由度｡4. 计算结果板单元的应力计算结果包括单元的(σx ,σy ,τ)及 V on Mises 合成应力,合成应力按下式计算:σ E =4.1 肋板详细的计算结果图片见第6节,图6.1.1—图6.6.4｡σ x + σ - σ ⋅ σ + 3τ2 2 2 y x y4.2纵桁详细的计算结果图片见第6节,图6.7.1—图6.16.4｡4.3外板详细的计算结果图片见第6节,图6.17.1—图6.17.4｡5.总结静力计算结果显示,应力值没有超过钢材的最小屈服应力｡6.计算结果图片6.1Fr115肋板图6.1.1,Fr115 肋板Y 向应力图6.1.2,Fr115 肋板Z 向应力图6.1.3,Fr115 肋板面内剪应力图6.1.4,Fr115 肋板合成应力6.2Fr118肋板图6.2.1,Fr118 肋板Y 向应力图6.2.2,Fr118 肋板Z 向应力图6.2.4,Fr118 肋板合成应力6.3Fr121肋板图6.3.1,Fr121 肋板Y 向应力图6.3.2,Fr121 肋板Z 向应力图6.3.4,Fr121 肋板合成应力6.4Fr124肋板图6.4.1,Fr124 肋板Y向应力图6.4.2,Fr124 肋板Z 向应力图6.4.4,Fr124 肋板合成应力6.5Fr127肋板图6.5.1,Fr127 肋板Y向应力图6.5.2,Fr127 肋板Z 向应力图6.5.4,Fr127 肋板合成应力6.6Fr130肋板图6.6.1,Fr130 肋板Y向应力图6.6.2,Fr130 肋板Z 向应力图6.6.3,Fr130 肋板面内剪应力图6.6.4,Fr130 肋板合成应力6.7CL.11912SB纵桁图6.7.1,CL.11912SB 纵桁X向应力图6.7.2,CL.11912SB 纵桁Z 向应力图6.7.3,CL.11912SB 纵桁面内剪应力图6.7.4,CL.11912SB 纵桁合成应力6.8CL.8632SB纵桁图6.8.1,CL.8632SB 纵桁X向应力图6.8.2,CL.8632SB 纵桁Z 向应力图6.8.3,CL.8632SB 纵桁面内剪应力图6.8.4,CL.8632SB 纵桁合成应力6.9CL.6172SB纵桁图6.9.1,CL.6172SB 纵桁X向应力图6.9.2,CL.6172SB 纵桁Z 向应力图6.9.4,CL.6172SB 纵桁合成应力6.10CL.3712SB纵桁图6.10.1,CL.3712SB 纵桁X向应力图6.10.2,CL.3712SB 纵桁Z 向应力图6.10.4,CL.3712SB 纵桁合成应力6.11CL.1252SB纵桁图6.11.1,CL.1252SB 纵桁X向应力图6.11.2,CL.1252SB 纵桁Z 向应力图6.11.3,CL.1252SB 纵桁面内剪应力图6.11.4,CL.1252SB 纵桁合成应力6.12CL.1252PS纵桁图6.12.1,CL.1252PS 纵桁X向应力图6.12.2,CL.1252PS 纵桁Z 向应力图6.12.4,CL.1252PS 纵桁合成应力6.13CL.3712PS纵桁图6.13.1,CL.3712PS 纵桁X向应力图6.13.2,CL.3712PS 纵桁Z 向应力图6.13.4,CL.3712PS 纵桁合成应力6.14CL.6172PS纵桁图6.14.1,CL.6172PS 纵桁X向应力图6.14.2,CL.6172PS 纵桁Z 向应力图6.14.4,CL.6172PS 纵桁合成应力6.15CL.8632PS纵桁图6.15.1,CL.8632PS 纵桁X向应力图6.15.2,CL.8632PS 纵桁Z 向应力图6.15.4,CL.8632PS 纵桁合成应力6.16CL.11912PS纵桁图6.16.1,CL.11912PS 纵桁X向应力图6.16.2,CL.11912PS 纵桁Z 向应力图6.16.3,CL.11912PS 纵桁面内剪应力图6.16.4,CL.11912PS 纵桁合成应力6.17外板图6.17.1,外板X向应力图6.17.2,外板Y向应力图6.17.3,外板面内剪应力图6.17.4,外板合成应力附件A.端部弯矩和剪力计算根据表格可以得到:M3为1#—6#气囊入水后浮力对船舶重心处的弯矩为-3801.6M4船舶入水部分浮力对船舶重心处的弯矩为-125852.61F3为1#—6#气囊入水后浮力为198F4船舶入水部分浮力为2874.66因此:M1=M2+M3+M4=345171.2918-3801.6-125852.61 =215517.0818(t⋅m)F1=F2+F3+F4=6253.78-198-2874.66 =3181.12(t)B.3#70000船气囊下水工艺(2010.11)。
气囊下水方案实施过程参考资料
气囊下水方案实施过程中，船厂与下水方的分工与配合主要原则：
船厂与气囊下水方两方面的分工原则：凡是牵涉到船厂硬件设施需完善的，均有船厂方面解决，凡是与气囊有关的部分，由气囊下水负责解决。
船厂负责的准备工作，主要有以下方面：
*下水通道平整，如有凸凹不平之处需用沙袋填平，为气囊提供安全的滚动下水通道，保证下水船体的安全。
*下水通道入海部分，海底不得有沙丘、礁石、较大的海沟等影响气囊运行的障碍物，应由船厂方面探查清楚，并处理完成。
*在船体实施下水操作时，通道内部或两侧的构筑物或建筑物，需临时拆除，船厂方面负责进行处理。
*卷扬机、固定滑轮组地锚的设计、建造由船厂负责。
*海面要有拖轮。
下水方应把握的工作要点
*选择好下水时机，要充分利用海水潮位达到最高潮时开始，在落潮之前完成下水操作。
*把握好重力下水操作的下水条件，同时与海面上的拖轮配合好。
*在风力适当的时间下水，下水过程的气象条件要求：风力不大于4级风时操作最佳。
*撤出并安全收回气囊，船体下水后，待船体具备全浮条件并稳定后，留足一定的时间，撤出船底气囊。
并在船正常行驶后，安全收回气囊。
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“昌林”气囊成功下水70000dwt船舶
的影响 ，对下水过程的主要阶段进行数值处理 ，得 出每只气 囊在 船舶 下水 过程 中各个 位 置 的内压 和承 载 力值 。计算 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
孙 菊 香 徐才 中 ，黄 立身 ，
（ ． 南 昌林 气 囊容 器厂有 限公 司 ，山 东 济 南 ２０ ２ ；２ 浙ｊ Ｚ和造船 有 限公 司 ，浙 江 舟 山 ３６５ ） １济 ５０ ３ ． ＂ ｘ － １０６
中图分类号 ： Ｕ ７ 文献标 志码 ：Ｃ 文章编号 ： １０ —８ ２ （０ １ ５— ０ ２— １ ６３ ０ １ ３ ８ ２ １ ）０ ０ ５ ０
布置方案 、每只气 囊在起 墩 时 的承载 力 以及 对船 舶
重 心之矩 的总和 、下水 过程 气囊 承载力 和 内压 的变
船 舶 气 囊 下水 ， 别 是 大 型船 舶 的气 囊 下 水 ， 特
作者简介 ：孙菊香 （９ ７ ） １４ 一 ，女 ，山东胶南人 ，高级经济师，济 南 昌林气 囊容 器厂有 限公 司董事长 ，主要从事 气囊、靠球 等产 品的研发 。
５ ・ ２
・
２１ 年第５ ０１ 期
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中 国 修 船
第２ ４卷
会议 道 报
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全 国修 船 企 业 “ 佩 克 ＂ 第 ３ 斯 ７次 会 议 在 大 连 召 开
全 国修 船 企 业 “ 佩 克 ” 第 ３ 斯 ７次 会 议 ７月 １ １在 大 连 召 开 ，修 船 技 术 学 委 会 及 各 大 修 船 企 业 ｌ ５３ ４个
船舶气囊下水静力学计算与结构分析的开题报告
船舶气囊下水静力学计算与结构分析的开题报告一、研究背景和意义随着全球经济的快速发展，海洋贸易逐年增长，船舶产业也得到了迅速发展。
在新造船舶的建造过程中，下水环节是重要的一步，同时也是危险的环节。
船舶气囊作为一种新型的下水工具得到了广泛的应用。
船舶气囊下水是指通过气囊在水中推动船体，使船体从船台滑入水中，其具有下水速度快、造价低、安全性好等优点。
但是，船舶气囊下水过程中仍然存在一些问题，如气囊数量、气囊尺寸、气囊布置等需要进行合理的设计，以保证下水过程的顺利进行。
为了提高船舶气囊下水的效率和安全性，需要对船舶气囊下水的静力学进行分析和计算。
通过对船舶气囊下水的静力学进行分析和计算，可以了解气囊的受力情况和变形情况，以及气囊下水后的浮力和初始稳定状态，从而保证下水过程的安全性和顺利性。
因此，对船舶气囊下水静力学的计算与结构分析进行研究具有重要的理论和实际意义。
二、研究目标和内容本研究的目标是对船舶气囊下水的静力学进行计算和结构分析，研究气囊的受力情况和变形情况，以及气囊下水后的浮力和初始稳定状态，保证下水过程的安全性和顺利性。
具体的研究内容包括：1. 针对船舶气囊下水的特点，建立气囊下水的数学模型，确定气囊在下水过程中的受力情况和变形情况。
2. 建立船舶气囊下水的计算模型，计算气囊下水后的浮力和初始稳定状态，并检验计算结果的准确性。
3. 讨论气囊数量、气囊尺寸、气囊布置等对下水过程的影响，进行优化设计，提高下水效率和安全性。
三、研究方法和技术路线本研究采用的研究方法主要包括理论分析和数值模拟两种方法。
通过对船舶气囊下水的静力学进行理论分析，建立数学模型，并利用数学方法对模型进行求解，以确定气囊在下水过程中的受力情况和变形情况，以及气囊下水后的浮力和初始稳定状态。
同时，用数值模拟的方法对气囊下水过程进行仿真计算，进一步验证理论分析的准确性，并进行参数敏感性分析和优化设计。
具体的技术路线如下：1. 收集研究文献，了解气囊下水的基本原理和相关技术。
万吨级船舶气囊下水研究
ｃ ａ ｌ ｃ ｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｍｅ ｔ ｈｏ ｄ
２ ０ ０ ２年 ，总 长 １ ３ ８ ｍ，满 载 排水 量 １ ５ ０ ０ ０ ｔ ，
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
船舶气囊下水的理论与实践
中 外 船 舶 科 技 பைடு நூலகம்２０ １ ４年 第
４期
当气 囊 的 尺度 （ 指 所 用气 囊 的 直径 和 长度 ） 和 起 墩 高度 日确 定之 后 ， 船 底 与气囊 的接 触 面积 ５ 是
可 以求得 的 。
小； 即使 那 里 的接 触 面 积 比较 小 ， 不利 于气 囊 发挥
下变换
：
・
但在等间距分布的气囊布置中， 为保证船体前后
被 均 衡抬 起 ， 尾 部 的气 囊压 力 必须 大 于前 部 的气 囊
作用， 但 随 着船 体 后 移 ， 这 只 气 囊 的 作 用将 越来 越
大。
式（ ２ ９ ） 中的上 半部 分 是容 易 满 足 的 ， 当接 触 面 积 已知 时 ， 可 用式 （ ３ １ ） 求 得平 均压 力
。
假定 船 体 的下水 重 量 均 匀 分 布在 自尾 柱 至
首柱 的船底 长 度 内 （ 图５ ９ ） ，考虑 到 重心 位置 在 舯 后， 且 假 定 这 种 均 布 载荷 呈 梯 形 规 律 分 布 ， 则 尾 部
这一部分船体的重量必须 由尾部的几个气囊承担 ， 所 以尾部 气 囊 间距 的加 密 是一 种 有利 措施 。 目前 ，
普遍 的 做法 是在 尾 柱框 架 下 面尽 可能 地 添加 气囊 。
尾柱 框 架 的底 面 积很 小 ， 在 开始 阶段 （ 指 起 墩 作 业
阶段 ） 这 几个 气 囊 几 乎 不 起 什 么 作 用 ， 但 当船 向水 面运 动 一小 段距 离 后 ， 这几 只气囊 往 前移 就会 发 挥
（ ３ １ ）
和首 部 的分布 载荷 为 ： 通常 ， 船 舶 的 重 心位 于舯 后 ， 尾 部 的容 积 重 量 大于 首部 ， 因此 要满 足 式 （ ２ ９ ） 的下 半部 分 就要 采 取
船舶气囊下水的理论与实践
６ ． ６ ． ３ 相 关船 型资 料 根据船 厂委 托设 计 的要 求 ， 对 １ ５ ０ ０ ０～３ ５ ０ ０ ０ ｔ
表 １ ８ １ ５ ０ ０ ０—３ ５ ０ ０ ０ ｔ 级 船 舶 的 船 型 主 要 参 数
厂 区规划 和施 工设 计 中 ， 广泛 收集 了船型 资料 ， 对码 头 的水深 、 岸 线标 高等进 一步论 证分 析 ， 以确保 方案 设计 的准确性 与合 理性 。
根据 拟建 船 台所 在 地 域 ， 船 台设 计 的水位 是 参 照最 邻 近的“ 成 山角潮汐 表” 的水位 变化进 行统计 分
表 １ ７ 成 山角 潮 汐 水 位 统 计 资 料
低 船 台建造 成本 的 目的 。文 中介 绍 的是地 处 山东沿
海 荣成 湾西 部 的某船 厂采 用气囊 下水 时船 台和坡道
的设 计 案 例 。
６ ． ６ ． １ 总体 概貌
拟 建船 台位 于 黄海 的荣 成 湾 西 部 南岸 ， 该场 地 原 为荣成 某 船 厂 的轨 道 式船 台 区 ， 一期工程 中 ３ ． ５
万ｔ 级气 囊 船 台 场地 为 回填 区 ， 现有 船 台 区 的 陆域
长 度约 为 ３ ５ ０ ｍ。
船 台建 造 完 工 后 ， 可 同 时进 行 两 条 ３ ５ ０ ０ ０ ｔ 以 下 的散货 船 ， ３ ０ ０ ０ ０ ｔ 及 以下 级 的 多用 途 船 、 集 装 箱
船， １ ６ ５ ０ ０ Ｄ ＷＴ油 轮等 艉机 型 船 ， 空船 重量 １ ０ ０ ０ ０ ｔ
以下 的船 舶建 造 。根 据 船 厂 的生 产 能力 推 断 ， 每 年 船 厂可 下水 ４ ～６条船 舶 。此外 ， 该 厂还 可 以承接 驳 船、 双体 船等 超宽 特殊 船舶 的建 造 。 ６ ． ６ ． ２ 地质及 水 文情况 拟建 的船 台 区 中心 线 基 本 为南 北 朝 向 ， 船 台 区 域地 势 比较平 坦 ， 均 为 回填 石 或 沙土 。 陆域 场 地 标 高基 本 在 ２ ． ７ ｍ 左右 ， 船 台 区港 池 内地 标 深基 本 在
船舶气囊下水船体梁的结构计算方法
ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ ｃ ａ ｌ ｃ ｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｍｏ ｄ ｅ １ ．Ａｎａ ｌ ｙ ｚ ｉ ｎ ｇ ｔ ｈ ｅ ｍ ｅ ｃ ｈ ａ ｎｉ ｃ ａ ｌ ｃ ｈａ ｒ ａ ｃ ｔ ｅ ｒ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｇ ａ ｓ ｂ ａ ｇ， ｃ ｏ ｍｂ ｉ ｎ ｉ ｎ ｇ ｔ ｏ ｔ ｈ ｅ ｅ ｎｅ ｒ ｇ ｙ ｃ ｏ ｎｓ ｅ ｒ ｖ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｄ ｅ ｄ ｕｃ ｅ ｔ ｈ ｅ ｇ ａ ｓ ｂ ａ ｇ Ｓ ｗｏ ｒ ｋ ｉ ｎ ｇ ｈｅ ｉ ｇ ｈ ｔ Ｓ ｃ ａ ｌ ｃ ｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｆ ｏ ｒ ｍｕ ｌ ａ ｗｈｉ ｃ ｈ ｉ ｓ ｓ ｕｉ ｔ ｆ ｏ ｒ ａ ｎ ｙ ｇ ａ ｓ ｂ ａ ｇ， ｔ ｈ ｅ ｎ
（ 上 海交通 大 学 海 洋工程 国家重 点 实验 室， 上海 ２ ０ ０ ２ ４ ０ ）
摘 要 ： 根据船舶气囊下水 的特点建立船体梁 的结构计 算模型 ； 分析气囊 的受力 特性 ， 结合能 量守恒推 导 出
适 用 于 不 同直 径 气 囊 工 作 高 度 日 的 求 解 方 程 ， 在 此 基 础 上 求 解 气 囊 等效 成 弹性 支 座 的 非 线 性 弹 性 系 数 ｋ ； 将 ｋ 表 示 为 位 移 的非 线 性 函数 代人 等效 节 点 力矩 阵 ， 结 合 刚度 矩 阵 、 位移矩阵求解 平衡方程 ， 推 导 出 船 体 梁 弯 曲 应 力 的求 解 表 达
Ａｂｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： Ａｃ ｃ ｏ ｒ ｄｉ ｎｇ ｔ ｏ ｔ ｈ ｅ ｃ ｈ ａ ｒ ａ ｃ ｔ ｅ ｒ ｉ ｓ ｔ ｉ ｃ ｏ ｆ ｔ ｈｅ ｌ ａ ｕ ｎｃ ｈ ｉ ｎ ｇ ｂ ｙ ｇ ａ ｓ ｂ ａ ｇ ｅ ｓ ｔ ａ ｂ ｌ ｉ ｓ ｈ ｔ ｈｅ ｓ ｈ ｉ ｐ Ｓ ｈ ｕ ｌ ｌ
70000吨级船舶气囊下水的计算与实践
下 水 需 要 的气 囊 数 量 和 布 置方 案 ； 只气 囊 的承 载 每
提 要 对 ７ ０ ０ ０ ０载 重 吨 散 货 船 气 囊 下 水 要 素
力 以及 对 船舶 重 心 之 矩 的总 和 ； 水 过程 船 舶 入 水 下 部分 的浮 力 ； 舶 行 程 中承 载力 变 化 时 气囊 可 能 产 船 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 ， 以经验 公 式 的 辅
的所 有 外 力 ， 下水 过 程 中 的每 个 阶段 均 达 到 动 态 在
平衡 ， 据某 一 具 体 的船 舶 下 水 重 量 、 心位 置 、 根 重 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 ， 下 水 过程 的 主要 阶 对
浙 江正 和造 船 有 限公 司 自 ２ ０ ０ ８年 以来 ， 经 已
段 进 行 计 算 ， 出 每 只 气囊 在 船 舶 下 水 过程 中各 个 得 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 ， 可 以认 为 船 舶 在 该船 台上 利 则
造 船 技 术
２ １ 第 ３期 （ 第 ３ １ ） ０ １年 总 ０期
７ ０ ０ ０ ０吨级 船舶 气 囊 下水 的计 算 与 实践
孙 菊 香 徐 才 中 ， 立 身 ， 黄
（ ． 南 昌林 气囊 容 器 厂 有 限 公 司 ；２ 浙 江 正 和 造 船 有 限公 司） １济 ．
船舶气囊纵向下水计算方法的研究
船舶气囊纵向下水计算方法的研究
船舶气囊纵向下水计算方法的研究
论述了气囊下水计算阶段的划分及各个阶段计算的内容.指出在船舶气囊纵向下水的过程中,船舶倾角的变化呈现一条光顺曲线,滑道下水中出现的"尾跌落"和"尾上浮"现象在气囊下水中不再明显,需重新加以认识;并对气囊压力和气囊滚动阻力的计算方法作了讨论,就气囊下水曲线的内容和表述方法提出自己的见解.
作者：朱珉虎孙菊香 Zhu Minhu Sun Juxiang 作者单位：山东昌林船舶气囊与靠球技术研究中心,济南,250023 刊名：船舶英文刊名：SHIP & BOAT 年，卷(期)：2009 20(3) 分类号：U671.5 关键词：船舶气囊纵向下水计算方法。
船舶气囊下水的理论与实践
相 对较小 。如果 航道过 于狭窄 ，则可 采取一 些预 防措
施 ，包 括 ：１）用拖 船 拖带 下 水 船舶 的尾 部 ，使 船舶 下
气 囊下 水是 一 件 新 生 事 物 ，进 行 气 囊 下水 计 算 的 目的就是 为 了安 全评 估 ，目前 需要 进行 计 算 和安 全评 估 的 内容包 括 以下几 个方 面 。 ４．３．１．１ 钢缆 牵 引力
在早 期 发生 的 气囊 下水 事故 中 ，船 舶 未用 钢 缆 牵牢 或钢 缆 失效 引 发 的 事故 占事 故 发 生 数 的首 位 ， 由此 对钢 缆 牵引 力 的评 估 引起 了人 们 足 够 的重 视 。 关 于钢缆 牵 引力 的计 算 已在 第 ３章 中作 了介 绍 ，这 里不 再重 复 。有 了 钢缆 牵 引力 后 ，就 可 以选 用 满 足 牵 引 力要 求 的钢缆 了。
作者简 介 ：朱珉 虎 ，高级Байду номын сангаас程师 ，研究方 向为游艇设计 与制造及船舶气囊下水技术 。
水
中 外 船 舶 科 技 ２０１６年 第 １期
囊 下水船舶 的大 型化 ，下水 坡 道 的坡 度逐 渐 减小 ，且
船 舶尾柱要尽 量靠近上坡 道 的末端 ，以减少 船舶 在坡
道 上移动 的距 离 ，所 以大 型船舶采用 气囊下 水 的冲程
４．３．１．３ 气 囊 内压过 载安 全性 的评 估 对 已发生 的气 囊 下 水 失 败 事 例进 行 分 析 ，可 发
现其 主 要 原 因是 所 采 用 的 气 囊 承 压 能 力 不 足 。 随 着气 囊下 水船 舶 吨位 的逐 渐 增 长 ，对 气 囊 承 载 能力 的要 求也 需 逐 渐 提 高 。 原来 适 用 于 中 小 型 船 舶 下 水 的气囊 如果 应用 到大 型 船 舶 上 则存 在 风 险 ，因此 必须 对气 囊 进 行 安 全 性 评 估 。这 种 评 估 包 含 两 方 面 的 内容 ：１）对气 囊 承压 能力 的评估 。如果 是新 购 进 的气囊 ，因 为 工 厂 已做 过 爆 破 试 验 ，附 有 试 验 报 告 ，其承 压能 力 是 值 得 信 赖 的 ；但 如 果 是 使 用 已久 的或 是 修 补 过 的气 囊 ，则 其 承 压 能 力 需 打 一 个 折 扣 ，且 这种 气 囊 只 能 放 在 船 底 的 舯 前 部 使 用 ，因为 那 里 的压 力较 低 。２）计 算 气 囊 在 船 舶 下水 过 程 中 内压 的变 化 ，评 估其 峰值 是 否在 安全 范 围 内。 ４．３．１．４ 船舶 结 构安 全性 的评 估
船舶气囊下水过程计算的程序设计
船舶气囊下水过程计算的程序设计朱珉虎;朱辉【摘要】船舶气囊下水技术是我国具有自主知识产权的一项创新技术。
文章介绍了气囊下水过程计算的数学模型和计算机程序设计思路，推导气囊刚度计算公式并论述了程序设计的关键。
编制的程序已获得软件著作权，经多艘大型船舶试用，其结果符合预期要求，可供方案比较、安全评估和遴选环境参数使用。
%Ship launching with airbag is an innovative technology with China’s independent intellectual property rights. This paper introduces the mathematical model and the programming concept for the calculation of the air-bag launching, deduces the formula of rigidity of the airbag, and describes the key points of the program design. The copyright of the compiled program has already been secured. The program is applied on many large vessels and is validated accord with the expected results, which can provide scheme comparison, safety assessment and check and the usage of environment parameters.【期刊名称】《船舶》【年(卷),期】2015(000)004【总页数】9页(P43-51)【关键词】气囊下水;数学模型;程序设计【作者】朱珉虎;朱辉【作者单位】济南昌林气囊容器厂有限公司济南250023;上海二手车信息服务有限公司上海200000【正文语种】中文【中图分类】U662.2引言船舶气囊下水技术是我国具有自主知识产权的一项创新技术，自从20世纪80年代初推出以来，迅速取代传统的滑道下水技术而在中小型船厂普及，并扩展到大型船舶和海洋平台下水。
万吨级船舶气囊下水研究成果
万吨级船舶气囊下水研究成果孙菊香;黄立身;赵光胜【摘要】Application of air bags for ship launch is high and new technology with independent intellectual property rights. Based on the air bag compressure test and launching the process measurement for full-scale ships, a series of technical problems has been explored and developed, including the requirements of structure and performance parameters of air bag for large ship launching, parameters of launch ramp, calculation of traction and launching calculation, etc. It sums up a complete set of calculation methods. The research results have fully certiifcated in practice of launching ships from 70 000 dwt to 82 000 dwt, which the gives the technical and theoretical support for launching large ships by utilizing air bags.%气囊下水技术是我国具有自主知识产权的一项高新技术。
该文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研究，总结了一套完整的计算方法。
船舶气囊下水运动受力计算与校核
船舶气囊下水运动受力计算与校核胡洋洋;杨关良;陈军;孙金哲【摘要】It remains an urgent task to find a way to calculate the force changes of the airbags during the launching process so as to ensure the safety of the ship. This paper analyzes the process of ship launching by airbags and studies the influence of airbag quantity and spacing on pressure variation and bearing capacity variation; and takes a certain type of ship as an example to calculate the force and check the pressure of the airbags so as to prove the safety of the launching process.%在气囊下水过程中，如何计算气囊受力变化情况，保证气囊下水的安全性一直是一个亟待解决的课题。
分析了船舶气囊下水过程，研究了在移船过程中气囊布置数量、间距、所受压力以及承载力的变化，并以某型船为例，进行了气囊受力计算，校核了气囊压力，论证了下水的安全性。
【期刊名称】《船舶与海洋工程》【年(卷),期】2011(000)004【总页数】4页(P8-11)【关键词】船舶;气囊下水;受力分析;承载力计算【作者】胡洋洋;杨关良;陈军;孙金哲【作者单位】海军工程大学,武汉430033;海军工程大学,武汉430033;海军工程大学,武汉430033;海军工程大学,武汉430033【正文语种】中文【中图分类】U671.50 引言船舶下水是船舶建造过程中一个重要的环节，传统的下水方式主要是纵向重力式下水，即船舶在本身重力的作用下沿船台倾斜滑道滑入水中。
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舔。
中 外 船 舶 科 技
２ １ ０ １年 第 ４ 期
７ ０ Ｔ船舶气囊 下水计算 与实践 ００ ０ＤＷ
孙菊香 ， 徐才 中 黄立 身 ｔ ， （． 昌林气囊容器有限公司 ， １ 济南 山东 济南 ２０ ２ ） ５ ０ ３ （． ２ 浙江正和造船有限公司 ， 浙江 舟山 ３ ６５ ） １０ ６
行 改造 ， 并修 改下 水方 案 ， 新计 算 。 重
１ 计算 要素
１１ 船舶与 船 台 ．
的船舶 ， 用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 ； 同时要 对 船 舶 及气 囊在 整 个 下水 过 程 的安 全性 进 行评 价 ， 因
气囊承载力对船舶重心之矩 的总和 ， 应小于船舶下
水 重量乘 以两 柱 间长 的 １ 。 ％ 起墩 时气 囊数 量
Ⅳ Ｋｔ － （） １
为在 船舶 舯剖面处 气囊囊 体 与船 舶接触 长 度
（ 。 ｍ）
按 式 （ ） 算所 需 气 囊 数 量 ， 据 船舶 有 关 参 １计 根
船 舶总 长 Ｌ） （ Ａ
型 宽
型 深 Ｄ
２ ２０ ； ２． ｉ ０ｎ
３ ．６ｉ； ２２ ｎ
ｌ． ８ ０ｍ； ０
此必须对船舶气囊下水过程进行计算 。 船 舶气 囊 下水 过 程 计算 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 ； 只气 囊 的承 载 力 以 每 及 对 船舶 重 心 之矩 的总 和 ； 水 过程 船 舶人 水 部分 下
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 （ １。 表 ）
式 中， Ⅳ为气囊数量 ； ， Ｋ 为系数 ， １ ； Ｋ ≥ ． Ｑ为船舶 ２ 下 水 时 的重 量 （）ｇ为 重力 加 速 度 （ ／ ）Ｃ 为 船 ｔ； ｍｓ ； ｂ
舶 结 构校核 船板 应力 。 济南 昌林 气 囊 容 器 厂 有 限公 司根 据 多 年 的 实 践 经 验 ， 结 出 以 理论 研 究 结 果 为 依 据 ， 以 经验 总 辅 公 式 的一 套 计 算方 法 ： 于 气囊 的承载 力 等作 用 在 基 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 、 心 重
要保证船舶安全下水 ， 气囊能否承受所受到 的
压力 是最重 要 的要素 。 船舶下 水全 过程 中 ，有两个 环 节需 要 气囊 承载 力作保 证 ： 是起墩 过程 ； 一 二是 船舶脱 开 牵 引后 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 ， 船设 计 自重 为 １ ０ ， 该 ２２０ｔ 加 上下 水 时的配 载 ， 舶下水 重 量大 约为 １ ０ 。 船 ３００ｔ 同
台上利 用 气囊 下 水是 安 全 的 ， 否则 需 要对 该 船 台进
新技术 ， 因其具有省投 资 、 无污染 、 机动灵 活 、 安全
可 靠 、 合 经 济效 益显 著 、 低 碳环 保 等优 点 ， 年 综 更 近
来 发展得 很 快 。 浙 江正 和造 船有 限公 司 自 ２ ０ ０ ８年 以来 ，已经
设 计 吃水
重 心纵 向位 置 ｃ Ｇ
１． ； ３ ｉ １０ｎ
９ ．０ ７０ ｍ。
船 舶在 船 台上 的位 置见 图 ｌ 。
１ 气 囊 内压 和承载 力 ． ２
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 ， 据 此 验 证 气 囊 强 度 ， 并 必要 时应 根 据 船
摘
要： 本文对 ７ ０ ０ Ｄ ＂ ０ ０ ＷＩ 散货船气囊下水要素进行 了计算 ， 取得各项 数据 ， 并据此编制气囊 下水操作工艺 ， 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有极大
的 发展 潜 力 。
表 １ 起墩时船舶重心位置附近气囊承载力
关键词 ： 船舶 ； 气囊下水 ； 计算 ； 安全措施
船 舶 气 囊 下 水 是具 有 我 国 自主 知识 产 权 的创
位 置 和 船底 线 型 ， 合考 虑 下 水 坡 道 坡 度 、 位 高 综 水 低 等一 系列 参 数 变化 对 下水 过 程 的影 响 ， 下 水 过 对 程 的 主要 阶段 进 行计 算 ， 出每 只气 囊在 船 舶 下 水 得 过 程 中各 个 位置 的 内压 和承 载力 数值 。如果计 算 得 到 的各 项 数值 均 在许 可 范 围 内 ， 认 为船 舶 在 该 船 则
使 用 气 囊 实 现 了包 括 ５ ０ ｗｒ 货 船 、３００ ７０ ０Ｄ 散 ３ ０
Ｄｒ Ｗ 散货船 、７００Ｄ Ｔ运木散货船 、 ００１ 运 ２ ０ Ｗ ８ ０ Ｉ Ｔ
木 船等 多条 船舶 的顺 利下水 。２ １ ００年初 ， 据手 持 根订 单情 况 ，公 司提 出 ７ ０ Ｗ ０００Ｄ Ｔ散 货 船 也使 用 气 囊 下水 。 按 照 有关 标 准 的规 定 ，下水 重 量 大 于 ５００ｔ ０
中 外 船 舶 科 技
２ １ ０ １年 第 ４ 期
设 计
３ 衢
图 １ ００ ０ｔ 台及 下 水 坡 道 ７ ０ 船
时 按 照标 准 规 定 ， 为保 证 起 墩 时船 舶 的稳 定 ， 只 每
舶方 形 系数 ； 为 每米 气 囊 允 许 的承 载 力 （Ｎｍ） Ｒ ｋ／ ；