船用氣囊下水船舶的尺度限界

jimosea

　日前，自重6100噸，載重達(dá)21,500噸的船舶已經(jīng)安然下水。人們不禁要問：還能下水更大的船舶嗎？依照目前氣囊的承載能力，氣囊下水船舶的尺度限界在哪里？
　　　從理論上說，只要?dú)饽业某休d能力許可，氣囊下水船舶的尺度就不受限制。也就是說，氣囊上下水船舶的尺度受制于氣囊的承載能力。從氣囊上下水工藝發(fā)展的過程來看也是如此。例如到80年代末，氣囊下水船舶的重量不超過500噸，當(dāng)時(shí)直徑1.0米氣囊的工作壓力平均僅為0.04MPa。到了90年代初，濟(jì)南昌林氣囊容器廠生產(chǎn)的第一代高強(qiáng)度氣囊，直徑0.6米氣囊的爆破壓力達(dá)到1.11MPa，換算到1.0米直徑氣囊的相應(yīng)工作壓力為0.148MPa，實(shí)船下水重量達(dá)到3500多噸。
　　　船舶的重量正比于尺度的3次方，而船舶的平面尺度（底面積）正比于尺度的2次方，因此當(dāng)船舶尺度按比例增長時(shí)，船舶底面積上的平均壓力按尺度比的
1.5次方增長。根據(jù)這一原理，我們可以根據(jù)已有船舶下水重量作一條曲線來預(yù)測氣囊工作壓力與下水重量的關(guān)系（圖7）。
根據(jù)圖7的預(yù)測，濟(jì)南昌林氣囊容器廠新近研制成功的高承載力6層揉壓氣囊，其工作壓力（靜載時(shí)）保證值為0.22MPa，則下水重量至少可達(dá)6447噸。倘若將氣囊增強(qiáng)層增加到9層，則工作壓力保證值可達(dá)0.33MPa，下水重量至少可達(dá)11843噸。如果下水重量6100噸的船長165米，則下水重量11843噸的船長可達(dá)206米。當(dāng)然這只是按照數(shù)學(xué)模型做的推斷，建立在過去成功實(shí)踐的基礎(chǔ)上，并不能說明下水重量的極限。而且，僅從工作壓力一項(xiàng)指標(biāo)來推斷也不全面，氣囊的實(shí)際承載能力尚與采用氣囊的直徑、工作高度和在船底下的布置有關(guān)。下面作進(jìn)一步的討論。

  氣囊工作壓力與下水重量的關(guān)系
　　　
　　　圖7的數(shù)學(xué)模型只適用于特定的船型。不同的船型，其尺度比也不相同，不能一概而論。下水重量除了與船型相關(guān)外，在船臺上完成的預(yù)舾裝工程量也是一個(gè)決定因素，所以具有不確定性。表1列出了近年建造完工，載重噸在2萬至5萬之間的各種船型的主尺度。根據(jù)這些船的主尺度，按照最大間距來布置氣囊，算出氣囊可能布置的最小數(shù)量（這是偏于安全的保守估計(jì)，實(shí)際布置數(shù)量可大于這個(gè)數(shù)量）。然后根據(jù)氣囊的承載能力算出可能達(dá)到的下水重量。舉表1中第一艘船演算如下：
　　　這是一艘名為Cimbria號的集裝箱船，可裝載2824個(gè)標(biāo)準(zhǔn)箱，航速24節(jié)，其載重噸為39418噸。兩柱間長210米，船寬30米。假如兩柱間長中可用來布置氣囊的長度為80%LPP，按最大間距6米來布置，則可以布置29只氣囊：
80%LPP/6+1＝210×0.8/6＋1＝29只
如果我們采用濟(jì)南昌林氣囊容器廠生產(chǎn)的6層高承載力揉壓氣囊，氣囊直徑為1.5米，則每米長度的氣囊在工作高度0.5米時(shí)可安全承載20.83噸重量（工作高度取0.5米是偏于安全的，船舶下水時(shí)，氣囊的工作高度一般在0.3～0.5米之間，工作高度越低，其承載能力越大），假設(shè)氣囊在船寬方向的接觸長度相當(dāng)于船寬的90%，則可算出其總的承載重量：
90%B×氣囊只數(shù)×20.83t/m＝0.9×30×29×20.83＝16309.89噸
即是說，這樣的船舶尺度，采用現(xiàn)有的高品質(zhì)氣囊，其下水重量可達(dá)到16000多噸，其它船的下水重量也按這個(gè)方法計(jì)算得出，并列于表中。這個(gè)重量可視為現(xiàn)有氣囊按照船舶尺度計(jì)算得到的下水重量極限。在表1中有一艘5萬載重噸的散貨船，倘若它在下水時(shí)的重量不超過15000噸，按照現(xiàn)有氣囊的承載能力還是可以安全下水的。表1的統(tǒng)計(jì)表明，目前市場上需求的2萬至5萬載重噸的船舶，只要其下水時(shí)的重量不超過表列值，采用濟(jì)南昌林氣囊容器廠生產(chǎn)的高承載力多層揉壓氣囊是能安全下水的。但如果你使用的氣囊達(dá)不到上述每米承載力20.83噸的能力（指0.5米工作高度下的保證值），切勿盲目試驗(yàn)。