大型船舶氣囊上下水工藝安全對策的研究

永泰長榮

Abstract;Ship launch and upgrade rechnology u- sing airbags is an innovative technolegy having the me-

rits of low cost,low consumprion and pollutant,high  efficieney,reliahility  and  maneuverability,as  well  as having knowledge property right.Suggestions of safe  countermeasures against uncertain factor are giveld that  may result in unsafe hidden trouble in case of applying  the airbag launch and apgrade technclogy to larger  ships,in  order  to  promote  that  tehnology  develops heslthily.

船舶采用氣囊上下水工藝是上世紀(jì)80 年代初 由我國發(fā)明并推廣的新工藝。經(jīng)過20多年的實踐 和改進(jìn)，目前技術(shù)已日趨成熟，船舶的下水質(zhì)量已達(dá) 6100t,長度達(dá)165m, 載重噸位超過20000dwt 。 但  在市場需求和技術(shù)發(fā)展上，希望在更大型的船舶上 采用氣囊上下水工藝。

隨著采用氣囊上下水船舶尺度的增大，下水的  風(fēng)險也增加了。船舶采用氣囊上下水工藝當(dāng)前存在   的問題是理論研究落后于實踐，在實際應(yīng)用中存在   許多不確定因素。這些不確定因素可能導(dǎo)致“安全” 隱忠，因此，為了使我國自主創(chuàng)新的船舶采用氣囊上   下水工藝向更高層次發(fā)展，必須展開理論研究，總結(jié)   實踐經(jīng)驗，加強(qiáng)規(guī)范管理，從源頭消除這些不確定因

素，促使該項技術(shù)健康發(fā)展，真正成為一項安全、高 效的現(xiàn)代化船舶上下水工藝。

2  氣 囊 上 下 水 工 藝

船舶氣囊上下水工藝于1981年5月首先在山 東省小清河船廠試驗成功。交通部和中國造船工程  學(xué)會對此項工藝的試驗成功給予了高度評價，并組  織了專家鑒定，認(rèn)為這是一項影響深遠(yuǎn)的創(chuàng)新技術(shù)。

1993年，濟(jì)南昌林氣囊容器廠組建成立，研制 成功新一代環(huán)繞貼敷整體成型的高強(qiáng)度錦綸橡膠氣 囊，新的制作工藝和材料結(jié)構(gòu)大大提高了氣囊的承 載能力，有力地促進(jìn)了我國自主創(chuàng)新的氣囊上下水 工藝應(yīng)用到中、大型船舶上。

1994年9月底，舟山船廠用濟(jì)南昌林氣囊容器 廠生產(chǎn)的新型氣囊，下水了一艘長69.8m, 寬14 .8m  的車客渡船，下水質(zhì)量首次突破以往在500t  以下徘 徊的局面，攀升到了900t。

1995年10月6日，滯水船廠下水的一艘8000 噸級甲板駁，下水質(zhì)量又達(dá)到1200t。

從1998年到2001年，濟(jì)南昌林氣囊容器廣經(jīng)  過三年多的努力，自主開發(fā)出具有高科技含量的新  一代氣囊——“高承載力多層揉壓氣囊”投放市場。 新一代高承載力氣囊相比于1993年研制成功的原

型氣囊，不僅其承載能力提高1.5倍，而且提高了氣 囊在工作過程中的抗揉壓能力，大大擴(kuò)展了氣囊的 應(yīng)用范圍和安全保障性能。

2005年12月16日，山東省科技廳委托濟(jì)南市 科技局邀請國內(nèi)著名造船專家和橡膠專家，對濟(jì)南 昌林氣囊容器廠自主開發(fā)的“高承載力多層揉壓氣 囊”進(jìn)行科研成果鑒定。與會專家聽取了“高承載力 多層揉壓氣囊”的研制情況匯報，通過爆破測試驗證 了新產(chǎn)品的高承載能力， 一致認(rèn)為該項高新技術(shù)產(chǎn) 品為國內(nèi)外首創(chuàng)，達(dá)到國際先進(jìn)水平。在新產(chǎn)品投 放市場后的三年多時間里，有數(shù)百艘萬噸級船舶采 用新品氣囊安全下水，創(chuàng)造出一系列新的記錄。

現(xiàn)有實踐經(jīng)驗證明，2萬載重噸級以下的船舶采用氣囊上下水工藝是安全可行的。

3  船舶采用氣囊上下水的優(yōu)越性

氣囊下水工藝簡單描述如下。船舶在船臺上的 建造工程完成后，利用氣囊的抬舉力將船體抬起，拆 除船底下的墩木，然后把船體下坐到柔軟的氣囊墊 上，在重力或牽引力的作用下依靠氣囊的滾動使船 沿著滑道進(jìn)入水面。

20多年來，許多中小型船廠采用船舶氣囊上下 水工藝，實踐表明這項工藝具有明顯的優(yōu)越性。

(1)初投資省。船舶氣囊上下水工藝與建設(shè)鋼 軌滑道、斜船架、船臺小車等上下水設(shè)施相比，所需 費(fèi)用可節(jié)省很多。船舶采用氣囊上下水時，對滑道 的要求不高，幾乎無需水下延伸部分，所以初期建設(shè) 投資可節(jié)省一個數(shù)量級。

(2)維護(hù)費(fèi)用少。船舶氣囊上下水工藝只要按 規(guī)則操作，認(rèn)真保護(hù)，氣囊一般不太容易損壞，即使 劃破了也能膠補(bǔ)再用，維護(hù)費(fèi)用甚少。

(3)物料消耗少。船舶采用氣囊上下水工藝不 需要木材和黃油，鋼絲繩的消耗也少，可節(jié)省大量的 物料。

(4)節(jié)省勞動力。船舶采用氣囊上下水，不需要 制作下水支架，不需要擺方木滑板，不需要涂黃油和 沖水，可節(jié)省大量的勞動力，降低勞動強(qiáng)度。

(5)勞動條件好。船舶氣囊上下水工藝雖然是 一項新工藝，但技術(shù)并不復(fù)雜，只要經(jīng)過一般常識性 學(xué)習(xí)，掌握了基本要領(lǐng)之后，便可實踐。并且安全作 業(yè)的可控性強(qiáng)，勞動條件好。

(6)對環(huán)境的污染少。船舶采用氣囊上下水工 藝本身不產(chǎn)生任何廢棄物，氣囊全部同收，對水域環(huán) 境不產(chǎn)生污染，

(7)安全可靠。由于氣囊本身是個彈性體，船舶 擱在氣囊上運(yùn)行平穩(wěn)，無激烈振動，通過卷揚(yáng)機(jī)和鋼  絲繩有控制地移動，十分安全。此外，船底不擦地， 船底油漆保持完好，可延長船舶的使用壽命。

(8)戰(zhàn)備性好。如果每艘艦艇上配備適當(dāng)數(shù)量 的氣囊，則可將需要搶修的艦概隨時移上沙灘或坡 地進(jìn)行修復(fù)，戰(zhàn)備性好。

海軍曾對氣囊上下水工藝用于艦艇戰(zhàn)時搶險的 可行性做過評價性研究，并在一艘援外艦艇上實際

使用過.

(9)綜合經(jīng)濟(jì)效益顯著。船廠采用氣囊上下水 工藝可以分包給專業(yè)下水工程隊來做，由專業(yè)的設(shè)

計公司來制訂下水方案和實施風(fēng)險管理，降低船廠 承擔(dān)的風(fēng)險和經(jīng)營管理成本，提高氣囊的利用率和 提高資金的周轉(zhuǎn)效率。采取這樣的生產(chǎn)組織模式帶 來的綜合經(jīng)濟(jì)效益非常顯著。

4  氣囊下水船舶的尺度限界

從理論上說，只要氣囊的承載能力許可，氣囊下  水船舶的尺度就不受限制。即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。例如到上世紀(jì)80年代末，氣  囊下水船舶的質(zhì)量不超過500t, 當(dāng)時直徑1.0m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0.6m氣囊的爆破壓力達(dá)到1.11MPa, 換算到  1.0m 直徑氣囊的相應(yīng)工作壓力為0.148MPa, 實船  下水質(zhì)量達(dá)到3500t。

船舶的下水質(zhì)量大體正比于船舶主尺度的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，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)已有船舶下水質(zhì)量作一條曲線來 預(yù)測氣囊工作壓力與下水質(zhì)量的關(guān)系，見圖。

根據(jù)圖示的預(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)保證值為0 . 22MPa,  則下水質(zhì)量至少可達(dá) 6447t。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, 下水質(zhì)量至少可達(dá)11843t。

5  氣囊的安全(允許)過載壓力系數(shù)

現(xiàn)在要提出一個全新的概念，這就是氣囊的“允  許過載壓力”和“安全過載系數(shù)”。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了氣囊  的工作壓力，那是指氣囊在靜態(tài)條件下充氣壓力的  限界值，應(yīng)該是氣囊工作壓力的最小保證值。氣囊  在靜態(tài)工作條件下，它的工作壓力應(yīng)當(dāng)說是“可控  的”,這種情況大都出現(xiàn)在頂升船體的狀態(tài)或船體在  移動前的狀態(tài)。當(dāng)船體在下水移動過程中，船體的  縱傾姿態(tài)會發(fā)生細(xì)微的變化，氣囊在滾動過程中，由  于接觸船體的部位不同或地面的高度不同，都會引 起氣囊內(nèi)部壓力的變化。壓力變小自然無需顧慮， 壓力超過設(shè)定壓力的現(xiàn)象必定存在，這正是本課題  研究的對象。

氣囊在下水過程中，會產(chǎn)生多大的過載壓力或 者叫“過載系數(shù)”,這是一個不確定性問題。目前還

工作壓力。MPa

氣囊工作壓力與下水質(zhì)量的關(guān)系