船舶氣囊下水過(guò)程結(jié)構(gòu)應(yīng)力變化的測(cè)試與分析

永泰長(zhǎng)榮

為研究船舶重力式氣囊下水過(guò)程對(duì)船體結(jié)構(gòu)應(yīng)力的影響，采用動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀對(duì)某21.500t 散貨 船在下水過(guò)程中的船底及上甲板應(yīng)力變化分別進(jìn)行了測(cè)試，測(cè)試點(diǎn)布置在船中附近，設(shè)置同步信號(hào)進(jìn)行 采集；同時(shí)，用傾角儀對(duì)下水過(guò)程中船體縱向角度的變化進(jìn)行了記錄；測(cè)試結(jié)果表明：該船舶在氣囊下 水過(guò)程中，發(fā)生了艉落現(xiàn)象，船體局部出現(xiàn)應(yīng)力較大區(qū)域.采取局部結(jié)構(gòu)加強(qiáng)、延伸船臺(tái)長(zhǎng)度、改變船臺(tái) 坡度及船臺(tái)改造成半潛等措施可以提高大噸位船舶氣囊下水的安全性.

關(guān)鍵詞：船舶；氣囊；船舶下水，應(yīng)力測(cè)試；應(yīng)力分析

Abstract:   In order to studfy the efiect on the ship structure during the ship launching by using gashag,the test

has been carried out to invesfigate the stress change of upper deck and bilge near the midship of 21500 t bulk cargo ship using dymamic strain gauge.The test resulls were collected by seiting in-phase signal and the change of longtndinal obliquity was memorized by goniometer at the same time.The test results indicate that sterns declime accident happened dhuring the lanmching hy using gashag,the higher stresses were occwrred in the part  area of the ship.Measurements such as strengthening the part struchres,exfending the length of slipway under water changing the grade of stlipway altering the slipway inio the semi-submerged slipway should betaken to enhance thesecawrity duringthe high tommage shaplaunching by asing gasbag.

Key  worls:   ship;gasbag;ship    launching;sress    test;stress    anahsis

0  引 言

近年來(lái)，船舶氣囊下水工藝技術(shù)憑借其投資少、

見(jiàn)效快等優(yōu)點(diǎn)在民營(yíng)造船企業(yè)被迅速推廣，目前它主 要是依靠實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的積累，隨著下水船舶噸位的增加， 發(fā)生結(jié)構(gòu)受損的幾率也在增大；盡管2萬(wàn)噸左右的船 舶多次成功地利用氣囊下水，但缺乏理論的依據(jù)和試  驗(yàn)的數(shù)據(jù)證明其安全性；為了減少風(fēng)險(xiǎn)，優(yōu)化氣囊下 水工藝，改善船舶結(jié)構(gòu)性能，探討船舶氣囊下水過(guò)程  中船體結(jié)構(gòu)不利應(yīng)力的形成機(jī)理及演化規(guī)律，從而提 出有效的預(yù)防措施十分必要.

船舶氣囊下水工藝技術(shù)是20世紀(jì)八十年代開(kāi)始

應(yīng)用并逐漸推廣的1-,目前大多船廠對(duì)氣囊下水的計(jì)  算仍沿用常規(guī)靜水計(jì)算的方法，將船體處理為剛性體， 以重力與浮力對(duì)首支點(diǎn)的力矩作為判斷船體起浮的依  據(jù).隨著船舶噸位和長(zhǎng)度的增加，艉機(jī)型船在艦浮前易  產(chǎn)生“艉下垂”現(xiàn)象，造成船底結(jié)構(gòu)由于少數(shù)氣囊支  撐而局部受損.由于靜水計(jì)算方法引入過(guò)多的簡(jiǎn)化， 加上氣囊的變形等因素，使得實(shí)際下水時(shí)船舶的運(yùn)動(dòng)  狀態(tài)與計(jì)算值之間存在較大誤差，不能較準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)  上述現(xiàn)象，因此需要通過(guò)測(cè)試手段修正理論計(jì)算，從  而提出更科學(xué)的計(jì)算方法，以適應(yīng)現(xiàn)代船舶建造質(zhì)量  和對(duì)安全控制高標(biāo)準(zhǔn)的要求.

file:///C:/Users/NO1/AppData/Local/Temp/ksohtml5896/wps1.jpg本文利用測(cè)試手段對(duì)某21,500t 散貨船在利用氣 囊下水過(guò)程中的船底結(jié)構(gòu)應(yīng)力及其產(chǎn)生的原因進(jìn)行了 分析，并提出了有利于改善結(jié)構(gòu)性能的工藝措施.

1  船臺(tái)參數(shù)

船廠靠河，下水船舶總長(zhǎng)167.5m, 水線長(zhǎng)161.2m,   垂線間長(zhǎng)158.0m,   型寬23.0m,  型深12.8m,  自重約 610t.其船臺(tái)主要參數(shù)及下水潮位如圖1所示.

船臺(tái)料度08100

圖1 船臺(tái)參數(shù)

2 測(cè)試部分

2.1  測(cè)試系統(tǒng)組成

整個(gè)測(cè)試系統(tǒng)具體組成如圖2所示.

圖2 測(cè)試系統(tǒng)組成

1 ) 橋 盒 YE29003. 由于傳輸線路較長(zhǎng)，在 10m-30m 之間，配接專用電橋盒 YE29003 以提高測(cè) 量精度.采用1/4橋測(cè)量，配置補(bǔ)償片，橋盒內(nèi)電阻為 1202精密電阻.

2)多路模擬量轉(zhuǎn)換卡PCLD788. 由16路輸入和1 路輸出構(gòu)成，最大切換時(shí)間6μs.通道的切換由多數(shù)字

量輸出PCLD734 控制.

3)動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀YE3817. 它是一種數(shù)顯式直流拱橋 高性能多通道信號(hào)放大器，可測(cè)量毫伏級(jí)交、直流電 壓.測(cè)量時(shí)，拱橋電壓 DC6V,  放大倍數(shù)2K, 衰減頻 率1kHz,   標(biāo)定1000μs 時(shí)顯示電壓6V.正式開(kāi)始之前 按平衡按鈕，讓所有通道平衡，觀察各通道顯示值， 如果顯示值偏大，檢查線路連接及應(yīng)變片粘貼是否牢 固.當(dāng)船舶下水時(shí)，切斷該船舶與外部的電源連接，此 時(shí)采用UPS 供電，須再做一次平衡，

4)模擬信號(hào)調(diào)理板 PCLD8115.在該板上直接制 作低通濾波器或分壓電路.

5)高精度模/數(shù)采集卡PCL816. 該卡具有16路分 辨率，采樣速率可達(dá)100K/S. 同時(shí)該板卡也具備16路 數(shù)字量輸入輸出.

2.2  測(cè)點(diǎn)布置

船底應(yīng)力的測(cè)試點(diǎn)位于105#肋位外底板內(nèi)側(cè)，甲 板處應(yīng)力的測(cè)試點(diǎn)位于105#肋位上甲板處，應(yīng)變片順 船長(zhǎng)方向布置.具體布置如圖3所示.

箱形中桁材側(cè)板

(a)   船底應(yīng)力測(cè)試點(diǎn)

(b)    甲板應(yīng)力測(cè)試點(diǎn)

圖3 船底及甲板應(yīng)力測(cè)試點(diǎn)