福建省馬尾造船股份有限公司技術(shù)中心 黃俊華 陳禮坪 董紹武

干船塢氣囊輔助船舶下水研究

福建省馬尾造船股份有限公司技術(shù)中心 黃俊華 陳禮坪 董紹武

該文介紹在干船塢中應(yīng)用氣囊輔助船舶下水的計(jì)算方法、步驟，干船塢中引入氣囊輔助下水的條件及注意事項(xiàng)。

干船塢 氣囊 船舶下水

1 概述

船舶下水是將船舶從建造區(qū)域移向水域的工藝過程[1]。根據(jù)下水原理，船舶下水分為重力式下水、漂浮式下水和牽引式下水三大類[1]。本文介紹的干船塢下水即為漂浮式下水的一種。

本文介紹的下水船舶是一艘雙體半潛多用途移動(dòng)平臺(tái)，其主尺度是：總長：84.00m；水下部分總長：81.00m；型

寬：32.00m；型深：20.80m；操作吃水：9.0～12.0m。

該船完整的空船狀態(tài)是有一定首傾的，而在下水時(shí)，由于艉部的吊車和伸縮跳板未安裝，因此船舶下水時(shí)首傾將非常嚴(yán)重，需要增加約1450t的壓載才能保證船舶下水時(shí)調(diào)平，此外，如果增加1450t壓載，下水過程船舶吃水約7.6m，考慮到塢墩有1.0m高，而下水過程船底與塢墩之間需要留有0.4m的水深裕度，因此要求下水時(shí)塢內(nèi)水深達(dá)到9.0m，而實(shí)際最大潮水時(shí)塢內(nèi)水深只能達(dá)到8.6m左右，且高平潮持續(xù)時(shí)間較短，如果按照常規(guī)方式，本船是無法下水的。而氣囊可以為船舶提供額外的浮力。因此，經(jīng)過多輪下水前討論，最終決定引入氣囊輔助下水。

2 下水分析及計(jì)算

2.1 下水時(shí)水線附近靜水力情況

從靜水力表（見圖1）可以看出，浮心縱向坐標(biāo)在距尾垂線40.528m附近。

圖1 靜水力表

2.2 下水空船重量重心情況

下水空船重量為8257.174t，重心縱向位置為距尾垂線45.104t，重心橫向位置為船中縱剖面上。

2.3 配載情況及配載后空船重量重心情況

尾部3、4號(hào)貨物淡水艙打滿水作壓載用，這些壓載水重361t，重心縱向坐標(biāo)為距尾垂線4.852m，橫向坐標(biāo)在中縱剖面上。

甲板上布置壓鐵348t，壓鐵重心縱向坐標(biāo)為距尾垂線2.5m，橫向坐標(biāo)在中縱剖面上。

配載后空船重8966.174t，重心縱向坐標(biāo)為距尾垂線41.843m，重心橫向坐標(biāo)在船中縱剖面上。

2.4 氣囊布置安裝說明

本文采用的氣囊直徑1.5m，長度16m，單個(gè)氣囊可提供約27t浮力。

在本船艏部底板的位置共布置了14個(gè)氣囊，左右舷各7個(gè)，這些氣囊的縱向中心位置為距尾垂線72m，橫向中心位置為船中縱剖面。

考慮到氣囊在船舶運(yùn)動(dòng)過程中容易脫落上浮，使船體失去額外浮力，需要特別考慮氣囊的固定問題，本船艏部底板有一定的坡度，當(dāng)船塢注水使氣囊產(chǎn)生浮力時(shí)，氣囊在浮力的作用下會(huì)有向艏部滑動(dòng)的趨勢(shì)，從而會(huì)對(duì)艏部的舵槳產(chǎn)生一定的擠壓力，若擠壓力過大，會(huì)對(duì)舵槳產(chǎn)生破壞。為了避免這種情況的發(fā)生，在氣囊上部偏后位置的船體上增加了若干臨時(shí)吊耳，用尼龍繩綁住氣囊的兩端，當(dāng)氣囊上浮并產(chǎn)生向艏滑動(dòng)的位移時(shí)，這些尼龍繩會(huì)對(duì)氣囊產(chǎn)生向后的拉力，從而避免艏部舵槳受到較大的擠壓力。布置位置見圖2。實(shí)船氣囊布置安裝過程照片見圖3。

圖2

圖3

2.5 下水浮態(tài)計(jì)算

下水重量：8966.174t；重心垂向位置Zg=14.187m A. BL；重心縱向位置Xg=41.843m F. AP；氣囊提供的浮力F=2×7 ×27=378t

下水時(shí)船體浮力

查靜水力表，排水量為8588.174t時(shí)對(duì)應(yīng)平均對(duì)基線吃水為6.14m，由于吃水標(biāo)志零點(diǎn)位于基線以下0.7m，實(shí)際對(duì)應(yīng)吃水標(biāo)志處吃水為6.84m，要求下水時(shí)塢內(nèi)水深大于8.24m。此時(shí)船舶正浮，無橫縱傾。

上式中，TF——艏吃水；TA——艉吃水；△——船舶排水量；G——下水重量；Xg——重心縱向位置；Xb——浮心縱向位置；M——重力對(duì)尾垂線力矩；Mb——浮力對(duì)尾垂線力矩。

3 實(shí)際下水情況

實(shí)際下水時(shí)塢內(nèi)水深8.4m，船舶前后左右吃水均為6.85m，與計(jì)算基本一致。實(shí)船下水照片見圖4、圖5。

圖4

圖5

4 干船塢氣囊輔助船舶下水注意事項(xiàng)

值得注意的是，氣囊輔助船舶下水并不適用于所有干船塢船舶下水的情況，需根據(jù)下水實(shí)際情況和下水經(jīng)濟(jì)性合理選擇。同時(shí)，該下水方式需要注意以下事項(xiàng)：

（1）下水船舶空船重量重心計(jì)算要準(zhǔn)確，這樣才能準(zhǔn)確計(jì)算出船舶下水時(shí)的浮態(tài)，并選擇合理數(shù)量的氣囊。

（2）氣囊布置的位置要合理，要結(jié)合船舶計(jì)算傾斜狀態(tài)及實(shí)船線型合理布置氣囊。

（3）由于氣囊與船體結(jié)構(gòu)并非緊密連接，因此需要特別注意氣囊位置的固定，以免下水過程中因氣囊位置變動(dòng)引起浮態(tài)的變化，從而造成災(zāi)難性的后果。

（4）下水過程要有應(yīng)急預(yù)案，并時(shí)刻觀察下水的情況。

5 結(jié)論

通過下水計(jì)算及實(shí)際下水情況來看，干船塢中引入氣囊輔助下水是可行的。但是具體引入多少氣囊、氣囊如何布置，則要根據(jù)具體船舶下水時(shí)的情況及潮水高度來確定。氣囊輔助下水適用于水位不夠高的時(shí)候，特別對(duì)下水時(shí)船舶有較大傾斜的情況更能起到事半功倍的作用。這種下水方式除了適用于雙體船外，也適用于單體船、三體船、圓筒型平臺(tái)、自升式平臺(tái)、半潛式平臺(tái)等船型的下水。

[1] 徐光康. 船舶建造工藝學(xué)[M]. 北京：人民交通出版社，2000.