干船坞气囊辅助船舶下水研究

福建省马尾造船股份有限公司技术中心 黄俊华 陈礼坪 董绍武

干船坞气囊辅助船舶下水研究

福建省马尾造船股份有限公司技术中心 黄俊华 陈礼坪 董绍武

该文介绍在干船坞中应用气囊辅助船舶下水的计算方法、步骤，干船坞中引入气囊辅助下水的条件及注意事项。

干船坞 气囊 船舶下水

1 概述

船舶下水是将船舶从建造区域移向水域的工艺过程[1]。根据下水原理，船舶下水分为重力式下水、漂浮式下水和牵引式下水三大类[1]。本文介绍的干船坞下水即为漂浮式下水的一种。

本文介绍的下水船舶是一艘双体半潜多用途移动平台，其主尺度是：总长：84.00m；水下部分总长：81.00m；型

宽：32.00m；型深：20.80m；操作吃水：9.0～12.0m。

该船完整的空船状态是有一定首倾的，而在下水时，由于艉部的吊车和伸缩跳板未安装，因此船舶下水时首倾将非常严重，需要增加约1450t的压载才能保证船舶下水时调平，此外，如果增加1450t压载，下水过程船舶吃水约7.6m，考虑到坞墩有1.0m高，而下水过程船底与坞墩之间需要留有0.4m的水深裕度，因此要求下水时坞内水深达到9.0m，而实际最大潮水时坞内水深只能达到8.6m左右，且高平潮持续时间较短，如果按照常规方式，本船是无法下水的。而气囊可以为船舶提供额外的浮力。因此，经过多轮下水前讨论，最终决定引入气囊辅助下水。

2 下水分析及计算

2.1 下水时水线附近静水力情况

从静水力表（见图1）可以看出，浮心纵向坐标在距尾垂线40.528m附近。

图1 静水力表

2.2 下水空船重量重心情况

下水空船重量为8257.174t，重心纵向位置为距尾垂线45.104t，重心横向位置为船中纵剖面上。

2.3 配载情况及配载后空船重量重心情况

尾部3、4号货物淡水舱打满水作压载用，这些压载水重361t，重心纵向坐标为距尾垂线4.852m，横向坐标在中纵剖面上。

甲板上布置压铁348t，压铁重心纵向坐标为距尾垂线2.5m，横向坐标在中纵剖面上。

配载后空船重8966.174t，重心纵向坐标为距尾垂线41.843m，重心横向坐标在船中纵剖面上。

2.4 气囊布置安装说明

本文采用的气囊直径1.5m，长度16m，单个气囊可提供约27t浮力。

在本船艏部底板的位置共布置了14个气囊，左右舷各7个，这些气囊的纵向中心位置为距尾垂线72m，横向中心位置为船中纵剖面。

考虑到气囊在船舶运动过程中容易脱落上浮，使船体失去额外浮力，需要特别考虑气囊的固定问题，本船艏部底板有一定的坡度，当船坞注水使气囊产生浮力时，气囊在浮力的作用下会有向艏部滑动的趋势，从而会对艏部的舵桨产生一定的挤压力，若挤压力过大，会对舵桨产生破坏。为了避免这种情况的发生，在气囊上部偏后位置的船体上增加了若干临时吊耳，用尼龙绳绑住气囊的两端，当气囊上浮并产生向艏滑动的位移时，这些尼龙绳会对气囊产生向后的拉力，从而避免艏部舵桨受到较大的挤压力。布置位置见图2。实船气囊布置安装过程照片见图3。

图2

图3

2.5 下水浮态计算

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

下水时船体浮力

查静水力表，排水量为8588.174t时对应平均对基线吃水为6.14m，由于吃水标志零点位于基线以下0.7m，实际对应吃水标志处吃水为6.84m，要求下水时坞内水深大于8.24m。此时船舶正浮，无横纵倾。

上式中，TF——艏吃水；TA——艉吃水；△——船舶排水量；G——下水重量；Xg——重心纵向位置；Xb——浮心纵向位置；M——重力对尾垂线力矩；Mb——浮力对尾垂线力矩。

3 实际下水情况

实际下水时坞内水深8.4m，船舶前后左右吃水均为6.85m，与计算基本一致。实船下水照片见图4、图5。

图4

图5

4 干船坞气囊辅助船舶下水注意事项

值得注意的是，气囊辅助船舶下水并不适用于所有干船坞船舶下水的情况，需根据下水实际情况和下水经济性合理选择。同时，该下水方式需要注意以下事项：

（1）下水船舶空船重量重心计算要准确，这样才能准确计算出船舶下水时的浮态，并选择合理数量的气囊。

（2）气囊布置的位置要合理，要结合船舶计算倾斜状态及实船线型合理布置气囊。

（3）由于气囊与船体结构并非紧密连接，因此需要特别注意气囊位置的固定，以免下水过程中因气囊位置变动引起浮态的变化，从而造成灾难性的后果。

（4）下水过程要有应急预案，并时刻观察下水的情况。

5 结论

通过下水计算及实际下水情况来看，干船坞中引入气囊辅助下水是可行的。但是具体引入多少气囊、气囊如何布置，则要根据具体船舶下水时的情况及潮水高度来确定。气囊辅助下水适用于水位不够高的时候，特别对下水时船舶有较大倾斜的情况更能起到事半功倍的作用。这种下水方式除了适用于双体船外，也适用于单体船、三体船、圆筒型平台、自升式平台、半潜式平台等船型的下水。

[1] 徐光康. 船舶建造工艺学[M]. 北京：人民交通出版社，2000.