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I目录目录..............................................................I摘要.............................................................IIAbstract.........................................................IIIII1引言.............................................................42船舶气囊下水工艺的力学计算.......................................52.1摩擦力的计算.................................................52.2牵引力的计算.................................................62.3滚动气囊数量的计算...........................................72.4滚动气囊的布置间距...........................................72.5船舶下水的制动力.............................................83船舶气囊下水的主要操作流程.......................................84船舶气囊的选用...................................................95气囊的安全性问题及对策..........................................105.1调整气囊初始压力P0提高气囊工作安全性........................105.2科学排布气囊，改善气囊承载条件..............................115.3船体结构的安全性............................................115.4气囊下水的安全标准..........................................12结论与展望.........................................................13致谢..............................................错误!未定义书签。参考文献.........................................错误!未定义书签。II摘要气囊下水是一项我国创新的船舶下水新工艺，它的广泛应用已引发改变或正在改进造船的传统模式。由此一批新建和改造后的采用气囊下水船台的中小型船厂迅速崛起。本文概括性的阐述了气囊下水技术的历史演变过程、相关概念和理论发展过程、安全的问题和发展趋势。较为详细列出了下水过程中相关的力学计算公式和安全措施。运用理论计算以及试验测试相结合的方法，证明气囊下水技术有利于中小型造船企业的发展，并存在向大型船舶和大型船厂发展的趋势。关键词：气囊下水；中小型船厂；船舶下水；安全性IIIAbstractTheairbaglaunchingisanewtechnologyofshiplaunchingwhichourcountryinnovates,itswidespreadapplicationhascausedorischangingthetraditionalpatternoftheshipbuilding.Onebatchofnewandreconstructivesmallandmedium-sizedshipyardshipyardriserapidlybecausetheyuseairbaglaunchingberth,andbecomethenewbloodofthecivilian-runshipbuildingcompany.Thispaperdescribetheairbaglaunchingsynopticallyintheevolutionprocessofhistorical,therelatedconceptsandthethetheory,safetyproblemsandthedevelopmenttrend.What’smorethearticlelisttherelatedcalculationformulaandmechanicalsafetymeasuresdetailly.Usingthetheoreticalcalculationandtestmethodprovefullythattheairbaglaunchingtechnologyisfitforthepresentsituationofthesmallandmedium-sizedshipbuildingsandexistthedevelopmenttrendtolarge-sizedshipbuilderslargeships.Keywords:Airbaglaunching,Small-mediumsizedshipbuilders,Shippingwater,safety,41引言随着中国造船业的蓬勃发展，大批中小型造船企业在中国沿海沿江地区建立起来。在船厂建设总投资额中，用于建造船台的费用的比例相对较高，且每个船台都需要配备有专用的下水装置，这就给资本原本就不够雄厚的中小企业带来很大的经济负担。为了节约成本，缩短建设周期，原本的传统下水方式需要得到改变。在此背景下，船舶气囊下水工艺成了新的选择。随着所载重船舶吨位的不断增大，气囊下水技术的不断成熟过程分为初创阶段或小型船舶试用阶段、向中型船舶推广阶段和逐步向大型船舶推广等三个阶段。2O世纪80年代，国内一些内河船厂已经采用了船舶气囊下水新技术，使得这项简易、经济，并能适用于不同船舶建造模式下水技术得到一些推广。但是船舶气囊下水的推广工作在刚开始的一段时间开展的并不顺利。由于受到气囊结构和强度的制约，这项新技术当时只能应用在自重500吨以下的小型船舶上。直至上世纪90年代初,由于高强度尼龙橡胶气囊整体成型的技术难关被攻克，新型气囊的爆破压力被从原来的0.49MPa成功提高到了1.11MPa。这种新型气囊的投放市场引发了新一轮船舶气囊下水技术的推广潮，其发展方向也从原来的小型船舶转向中型船以及海洋船和工程船。1995年10月，湖北的浠水船厂应用气囊将一艘载重8，000吨的甲板驳船成功送下水。这次下水重量达到1200t，首次突破了1000t大关。这标志着气囊下水技术已经应用于中型船领域。进入21世纪以来，大量的造船订单涌入我国民企，使得我国的民营造船企业得到新一轮扩张。中小型船厂强烈需要拥有更大造船能力以适应企业的发展，这也加快了气囊下水这一新技术向大型船舶发展的步伐。2008年8月3日，浙江三门健跳船厂建造的载重55000t的散货船“VICTORIAI”号下水，该船长190m，宽32．26m，下水时重量达到12000t。这标志着船舶气囊下水技术的承载重量成功突破了万吨大关，成为实际意义上的可以应用于大型船舶的下水新技术。在当今中小型船厂迅速崛起的环境下研究气囊下水技术的应用问题，对造船业的发展以及下水方式的改进有着十分重要的意义。本文就这一方面的问题做一探讨。52船舶气囊下水工艺的力学计算2.1摩擦力的计算滚动摩擦机理是计算滚动摩擦力的理论基础，主要表现在四个方面：微观滑动、弹性滞后、塑性变形和粘着效应。通常情况是几种机理同时影响着滚动摩擦发生的整个过程，这也就使滚动摩擦与滑动摩擦定律之间出现了差异，因此我们说滚动摩擦系数并非一个常数，它随着滚动物体的物理参数和接触物体的材料性质等客观条件的改变而变化。因此一些相关知识书籍中所罗列的滚动摩擦系数在实际应用中因客观条件不同会存在很大的差异。当对船舶进行气囊下水时，为了便于研究与计算，我们将气囊作为弹性圆柱体，近似认为地面和船底平面都为刚体。在运动过程中，由于压缩应力与剪切应力对气囊的共同作用使其产生了弹性变形。于是出现了一个由于弹性形变然后又恢复（或部分恢复）原状的过程，这中间产生被消耗用于克服橡胶内摩擦力的能量损失，也是组成滚动摩擦阻力的主要因素，我们定义其为弹性滞后损失。由于这种现象的存在，通常用弹性圆柱体所做的功φ1与弹性滞后系数Λr的乘积Λr·φ1来表示气囊滚动时消耗功与复原功之差即滚动摩擦力Fm。Fm﹦Λr·φ1（1）据试验资料分析显示，在刚性圆柱体沿着弹性面滚动时，由于接触区前部的压力作用会引起的力矩M：M﹦∫b0X·P（X）dx﹦2Nb/3错误!未找到引用源。（2）式中，N为圆柱体全长所承受的载荷；b为接触面的1/2宽度。则：φ1﹦M/R﹦2Nb/3πR（3）将式（3）代入式（1）可得：Fm﹦2ΛrNb/3πR（4）又因滚动摩擦系数ƒ﹦Fm/N则：ƒ﹦Λr·2b/3πR,（5）其中，Λr为弹性滞后损失系数；6b为气囊的接触面的1/2宽；R为气囊的半径。通常情况下Λr≈3.3a，a表示在单轴拉伸压缩试验中材料的滞后损失系数。依照此式，对橡胶的单轴拉伸试验得：a﹦8％，因此可得，Λr﹦0.264；则：ƒ﹦0.056b/R（6）根据力学的模型（见图2-1）。图2-1滚动摩擦力学模型图可得：Fm﹦2ƒN/d（7）式中：ƒ为滚动摩擦系数；N为气囊承载；d为气囊直径。所以船厂在设计船台坡度的时候，通常会考虑到船舶吨位越大，由坡度产生的下滑力也会随之增大。太大的下滑力会使船舶下水速度过快，不利于施工人员操作而且增大了安全隐患，因此为了控制船舶下水时的牵引力，在设计大船的下水船台时一般选用较小的坡度。对于采用气囊下水的船舶，摩擦力起到的是阻止船舶下滑的作用。如果根据船台坡度计算的船体下滑力小于摩擦力，船舶将无法完成顺利下滑。因此，对于船舶下水，摩擦力的计算主要用于估算船舶是否能自动下滑。2.2牵引力的计算因为船体船台存在坡度，船体重量在其作用下分解为重力和下滑力Fx,Fx=Q·sinα（8）式中；Q为船体的下水重量；7α为船台坡度；当Fx＞Fm时,船舶可以自动下滑。一般情况下，为了减小牵引缆车所需的牵引力，施工人员会将牵引钢丝与滑轮组配合。如果单独使用牵引缆车作业，则可用下面计算公式；Fq=Fx/k·n（9）式中；Fq为牵引缆车牵引力；k为裕度系数，通常取值为0.75～0.85；n为滑轮组之间的钢丝缆绳根数；Fx为船体下滑力。2.3滚动气囊数量的计算滚动气囊数量的选取主要取决于船体自身的重量和囊体与船底纵肿剖面处接触的累计长度。对于一般船型，根据式（10）计算可得N=K1·Q/（R·L1）（10）式中:N为滚动气囊数量；K1为系数,K1=1.1～1.3；Q为船舶自身的下水重量；R为气囊允许的承载能力，可按产品参数选取；L1为气囊囊体与船底纵肿剖面处接触的累计长度。2.4滚动气囊的布置间距船舶气囊的布置间距对下水过程有着很大的影响，因此设计的滚动气囊之间的中心距应至少满足两个条件:船舶结构强度、避免滚动气囊压叠在一起。其间距的控制可根据式(11)和式(12)来计算完成。L/（N-1）≤6（11）L/（N-1）≥πD2+0.5（12）式中:L为船舶底部适合垫气囊部分的长度；N为气囊的数量，可根据式（10）算得；D为滚动气囊的囊体公式直径。82.5船舶下水的制动力船舶在下滑过程中，随着船舶的移动，要不断添加和搬动船底部的气囊，因此要求滑动中的船能够及时停下来，这就需要使用牵引缆车来制动下滑的船舶。其制动力的大小取决于制动时间T，一般取T=2～5秒。Fz=Q·V/T（13）式中:Q为船舶下水重量；V为移船速度；T为绞车制动时间。由于绞车的制动时间很难有精确的计算数值，所以s取的越小，制动力Fz较大，牵引系统较安全。从公式（13）可以看到，在船舶下水过