72000DWT散貨船氣囊下水可行性分析報告

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72000DWT  散貨船氣囊下水 可行性分析報告



目錄
概 述         2
1.1 氣囊下水工藝的產(chǎn)生及發(fā)展歷程          2
1.2      氣囊下水工藝的優(yōu)點          5
1.3     氣囊下水技術(shù)正在走向世界         6
二 、前期研究成果的介紹          7
2.1  實船測試氣囊下水船舶的運動、結(jié)構(gòu)應(yīng)力和氣囊壓力         7
2.2  系統(tǒng)研究，并揭示氣囊下水的力學(xué)規(guī)律         8
2.3  進(jìn)行氣囊下水工藝研究，編制氣囊下水規(guī)程(建議稿)        9
2.4  制定船舶氣囊下水的安全標(biāo)準(zhǔn)         9
2.5    以產(chǎn)學(xué)研協(xié)作，加強(qiáng)船舶科研能力，取得成果          10
三 、   課題背景材料         10
3.1    72000噸散貨船         10
3.2  船廠及船臺概況         11
3.3   船舶下水用氣囊         12
四、7.2萬噸散貨船氣囊下水工藝概述與安全性分析          25
4.1 、下水工藝概述         25
4.2    氣囊安全性分析         27
4.3 船體安全性分析          39
4.4 下水過程的預(yù)測與環(huán)境安全分析         45
4.5   提高氣囊下水安全性的建議         50
五、 綜合意見          52




72000DWT   散貨船氣囊下水
可行性分析報告


概述


1.1氣囊下水工藝的產(chǎn)生及發(fā)展歷程

船舶利用氣囊下水是一項具有我國自主知識產(chǎn)權(quán)的創(chuàng)新技術(shù)，是 一項極具發(fā)展前途的新工藝，它克服了以往中小船廠船舶修造能力受 制于滑板、滑道等傳統(tǒng)工藝的制約，因具有投資少、見效快、安全可
靠的特點而受到了造船界的歡迎。
在此之前，世界造船除在船塢內(nèi)進(jìn)行外，主要采用滑道下水工藝 完成所建造船舶由陸地移入水中的操作過程。氣囊下水工藝是依靠船 底下多個氣囊的滾動使船移動、下水或上坡。這項 “柔性下水”技 術(shù)引發(fā)了船舶下水方式的一場革命。目前，氣囊下水技術(shù)已是支撐我
省中小船舶高速發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)之一。
氣囊下水工藝的產(chǎn)生和發(fā)展不是一帆風(fēng)順的，中間經(jīng)過了坎坷、 艱辛的歷程。80年代初在山東小清河等地首先應(yīng)用氣囊進(jìn)行船舶下水
新工藝，以后在我國各內(nèi)河地區(qū)相繼推廣。
至80年代末期，由于當(dāng)時建造的氣囊承壓、負(fù)載能力較小，當(dāng)下 水船舶重量不斷增大時，運用氣囊進(jìn)行船舶下水失敗時有發(fā)生。90 年代初，某船廠下水一艘自重500t 貨船，由于氣囊連續(xù)破損，該廠
頂船起重能力又差，至使該船下水工作推遲了近五個月。 一時間，氣囊下水新工藝在該地區(qū)大為減少，不少船廠恢復(fù)牛油簡易滑道或泥地 拖牽下水老方法，有的廠家干脆投資新建水泥地基固定牛油下水滑 道。但氣囊下水省工、省時、省力、省投資、機(jī)動靈活的優(yōu)勢，深深 地吸引著造船、氣囊制造科技工作者和民營企業(yè)家，氣囊下水技術(shù)在 小噸位領(lǐng)域徘徊十余年后，終于憑借耐壓更高的新型氣囊突出了重 圍。1994年9月底，舟山船廠運用新型氣囊下水了一艘長69.8m,   寬 14.8 m, 下水質(zhì)量達(dá)900t 的30車/122 客位的車客渡船，開創(chuàng)了千 噸級船舶氣囊下水的先河。1995年10月6日，湖北省浠水船廠使用“昌 林氣囊”下水一艘8000dwt 的寬體甲板駁。該駁長91.5m, 寬24.4m, 深5.5 m,  自身質(zhì)量1200t   。當(dāng)時下水場地的平整度較差，坡度也不 均勻，尤其是岸邊有一小段陡坡，若采用傳統(tǒng)的牛油木方下水方式是 很危險的。然而氣囊的柔性彌補(bǔ)了種種不足，使之安然下水，創(chuàng)造氣囊下水船舶質(zhì)量突破千噸的紀(jì)錄。

氣囊下水在自身質(zhì)量1000 t的平底船上實施成功之后，能否向 大型船舶和復(fù)雜船型的船舶發(fā)展，成為國內(nèi)外造船界關(guān)注的焦點。尤 其是20世紀(jì)末，世界造船業(yè)走出低谷，開始了新一輪蓬勃發(fā)展。我國 民間造船噸位迅速擴(kuò)大，從1000dwt逐漸向10000dwt方向發(fā)展，這些 新興的船廠采用了近乎“虛擬”的造船組織模式，“氣囊下水”無需 投資建造昂貴的傳統(tǒng)下水滑道，大大拓展了它們的發(fā)展空間，成為 它們首選的下水模式，因此迫切要求氣囊下水船舶的質(zhì)量提高到 2000t至5000t,   甚至更大。新一代的高承載力氣囊應(yīng)運而生。氣囊的
承載能力取決于氣囊工作時的內(nèi)壓和氣囊與船底的接觸面積，因此




氣囊的直徑不同，工作高度不同，其承載能力也不同。高承載力氣囊 是多層高壓氣囊，氣囊的工作壓力達(dá)到0.14MPa,  每米囊體承載力當(dāng) 工作高度為0.2m  時最大可達(dá)176 kN/m 。 這種氣囊適合下水質(zhì)量為 1000～3000 t的船舶。此后，氣囊下水在新型高強(qiáng)度氣囊的基礎(chǔ)上，
取得一個又一個的突破。
2006年， 一批2萬噸級的船舶順利下水。

新型整體纏繞高強(qiáng)度起重載動氣囊的研制成功，使其廣泛應(yīng)用于

船舶上下水，大型重物的起重搬運，打撈沉船，擱淺施救等。

2007年7月26日，揚州市國裕造船有限公司45000 噸ATB船，船長 204米，寬33米多，滿載吃水14.6米，自重1 萬多噸，利用高強(qiáng)度氣 囊順利下水，創(chuàng)造了氣囊下水重量世界紀(jì)錄。該船下水的船臺長250 米，凈寬40米，設(shè)置高4米，長41米，寬1.0米的鋼閘門一個，船臺采
用3變坡設(shè)計。
2008年8月4 日，浙江健跳船廠5.5萬噸的 “VICTORIA 1號散貨 船”,使用的氣囊下水技術(shù)成功下水，該輪(VICTORIA1)總長189.98 米，型寬32.26米，型深18米，設(shè)計吃水11.8米，下水自重1.1萬噸，
又創(chuàng)造了一項新的世界紀(jì)錄。

2009年12月22日，國內(nèi)自行設(shè)計、建造的首艘大噸位自航式 半潛船“希望之路”號采用昌林氣囊下水技術(shù)，在天津濱海新區(qū)順利 下水。此次下水的船舶總長156米，型寬36米，型深10米，設(shè)計吃 水7.45米，最大潛深19米，最大載重量20000噸，下水重量達(dá)12900
噸。該船下水由山東昌林船舶氣囊與靠球技術(shù)研究中心獨立承擔(dān)。該



船的成功下水，填補(bǔ)了我國大型自航式半潛工程船氣囊下水的空白， 并再次刷新了氣囊下水的紀(jì)錄。為進(jìn)一步研究大型特殊工程船舶氣囊 下水技術(shù)奠定了良好的基礎(chǔ)。  據(jù)不完全統(tǒng)計，國內(nèi)采用氣囊下水自
重大于1萬噸的船舶已有5、6艘以上，效果均良好。

船舶采用氣囊上下水工藝從幾十噸的平底船起步，逐步向大型、

復(fù)雜、高附加值船型發(fā)展，走出了一條成功發(fā)展的道路。

1.2  氣囊下水工藝的優(yōu)點

氣囊下水工藝的迅速發(fā)展、普及，是因為其與傳統(tǒng)的滑道下水技

術(shù)相比較有投資小、占地少、無污染等多項突出優(yōu)點。

(1)船舶用氣囊下水其船臺建設(shè)的初投資費用比滑道船臺大大 節(jié)省。以本項目七萬噸級船臺為例，氣囊下水船臺造價估計2千萬左 右，而同樣能力的滑道下水船臺造價要翻一翻達(dá)4千萬左右，建造7
萬噸級船塢經(jīng)費更高達(dá)8千萬至1個億。
(2)下水過程船舶結(jié)構(gòu)安全。大型船舶由縱向滑道下水，在尾部 起浮的一瞬間，往往首部集中受力而易造成損壞；氣囊下水時船臺坡 度較小，艉浮時艏受力減小，并可以利用氣囊受力變形的緩沖作用來 保護(hù)船體不受損傷。氣囊下水有更好地保護(hù)船體安全的條件，也為船
臺均勻受力創(chuàng)造了條件。
(3)氣囊下水不僅降低滑道的建設(shè)費用，而且不需要大量的油脂 鋪涂，環(huán)保節(jié)能，且船舶順利下水后還能回收完好的氣囊，大大節(jié)省
了成本，具有很好的社會效益及經(jīng)濟(jì)效益。




1.3  氣囊下水技術(shù)正在走向世界

氣囊下水工藝在我國的廣泛應(yīng)用，為國外造船界所矚目，并學(xué)習(xí)

運用。以下幾個案例表明氣囊下水技術(shù)走向世界的迅猛趨勢。

青島魯航氣囊廠在土耳其為黑海船業(yè)公司用本廠生產(chǎn)的45只(直 徑1.8米x18 米長)氣囊成功下水了自重量7000噸的散貨船。包括土耳 其交通部門、造船協(xié)會的領(lǐng)導(dǎo)及挪威、俄羅斯等30多家修造船企上千 人出席了隆重的船舶下水儀式，中國氣囊輕松可靠的下水方式，得到 了各方面的一致稱贊，尤其是土耳其造船協(xié)會著名企業(yè)家哈里先生對 氣囊下水工藝極為贊賞，稱船舶氣囊下水將對土耳其的造船工業(yè)起到 一個非常大的促進(jìn)作用。他感謝青島魯航氣囊廠以及引進(jìn)使用該項技 術(shù)的黑海船業(yè)公司，并期望雙方加強(qiáng)合作，更快推廣該項工藝在土耳
其的廣泛使用。
2008年11月，“永泰”氣囊在越南西貢 STRATEGIC 造船廠載運 5700噸自重浮船塢經(jīng)過80秒安全入水。創(chuàng)造了越南國家氣囊下水工 程船舶重量最重，船舶寬度最寬，船舶下水難度最大的紀(jì)錄。該船塢 長128米，寬57米，用氣囊44只。另外該船廠與永泰又簽訂了明年
6月海洋石油工程船的下水合同。
美國威特船舶工程公司用“永泰”氣囊20只(6層簾布高強(qiáng)度船用 氣囊)成功上排3艘3000噸船舶，開辟了船用氣囊在美國船舶上排工程
中應(yīng)用先例。




二、前期研究成果的介紹


船舶下水是一種比較復(fù)雜的運動過程，處置不當(dāng)，容易發(fā)生事 故。常見的事故有船舶尾落、首跌落、船底局部結(jié)構(gòu)受損、船側(cè)撞壞 等。由于氣囊下水是一種新的技術(shù)，主要依靠著實踐經(jīng)驗的積累，發(fā) 展初期幾乎未進(jìn)行理論和實驗的研究，也缺少明確工藝和規(guī)程，主要 是靠經(jīng)驗操作。隨著氣囊承載力的提高，采用氣囊下水的船舶愈來愈
大，風(fēng)險愈來愈高。
鑒于此，浙江省船舶行業(yè)協(xié)會、浙江工業(yè)大學(xué)、浙江現(xiàn)代船舶   設(shè)計研究有限公司成立聯(lián)合項目組對氣囊下水技術(shù)進(jìn)行理論研究及   實際測量。并通過浙江省科技廳將“船舶氣囊下水技術(shù)及其應(yīng)用研究” 立為2006年浙江省社會發(fā)展重大項目(計劃編號：  2006C13094)。 在   各級領(lǐng)導(dǎo)的關(guān)心、指導(dǎo)與幫助下，在各有關(guān)單位、部門的大力支持與   配合下，通過項目組全體成員的共同努力，首次系統(tǒng)地進(jìn)行了2萬噸   級船舶氣囊下水的分析、測試和工藝研究，目前該項目已順利完成。
項目組主要作了以下工作：


2.1實船測試氣囊下水船舶的運動、結(jié)構(gòu)應(yīng)力和氣囊壓力

通過對5艘不同的2萬噸級的船舶的現(xiàn)場實測，對氣囊下水過程中船 體運動和結(jié)構(gòu)應(yīng)力的測試，氣囊運動和氣壓的測試，獲得了船舶下水 過程中的船體的運動位移、速度與加速度等參數(shù)，記錄氣囊內(nèi)壓的變 化，以及船體結(jié)構(gòu)應(yīng)力的變化值。測試結(jié)果表明船舶氣囊下水最高速
度一般可控制在5~6米/秒之間，船舶均出現(xiàn)了艉落現(xiàn)象，此時，船




體相應(yīng)部位的結(jié)構(gòu)應(yīng)力達(dá)到最大值，船體結(jié)構(gòu)總縱應(yīng)力不大，而局部
應(yīng)力較大，氣囊最高壓力為227kPa。

2.2系統(tǒng)研究，并揭示氣囊下水的力學(xué)規(guī)律

(1)確定下水過程中氣囊的運動、力學(xué)特性，進(jìn)一步提高氣囊的承  載力：通過實驗和理論、調(diào)研分析獲得氣囊的剛度曲線(強(qiáng)非線性)、
氣囊運動的摩擦力、氣囊的極限承載能力。
(2)船舶氣囊下水過程的靜水力分析：進(jìn)行船舶氣囊下水4個階段
的力學(xué)分析。編制實用的船舶氣囊下水靜水力計算程序。
(3)船舶氣囊下水過程的水動力分析：考慮船舶下水運動的各種參 數(shù)，如：船舶的滑動和轉(zhuǎn)動的速度、加速度、船體浮力變化，粘性阻 力，附粘水質(zhì)量，氣囊的滾動、壓力變化、摩擦力，以及航道側(cè)流以 及風(fēng)力等，建立船舶氣囊下水過程的水動力微分方程，編制程序，進(jìn)
行船舶氣囊下水過程的水動力分析。
(4)船體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度分析：構(gòu)造關(guān)鍵艙段有限元模型，根據(jù)計算出的 氣囊反力的大小和范圍、重力和浮力等外部載荷，用結(jié)構(gòu)有限元法計
算下水過程中船體結(jié)構(gòu)的應(yīng)力。
通過5艘2萬噸級船舶的氣囊下水靜水力和水動力預(yù)分析，并與實測 結(jié)果進(jìn)行了對比。結(jié)果表明所編計算程序基本能夠揭示船舶氣囊下水
的力學(xué)規(guī)律。