19200+DWT散貨船氣囊下水計算

19200DWT散貨船氣囊下水計算201*年8月20日

[關(guān)鍵詞]船舶下水；氣囊下水；結(jié)構(gòu)分析

[摘要]根據(jù)船舶靜力學(xué)原理，編制船舶氣囊下水靜水力計算程序，進行19200DWT散貨船的氣囊下水計算；采用非線性有限元程序，進行該船氣囊變形和總縱彎矩計算，驗證了自編程序的正確性；采用有限元程序，進行下水過程的船體應(yīng)力分析，并獲得船底板的最大應(yīng)力。最終證明了該船氣囊下水的安全性。0引言

船舶氣囊下水是我國獨創(chuàng)的新型下水技術(shù)[1，2]，對中小船舶企業(yè)發(fā)展起到了極大的推動作用。但是，由于該技術(shù)缺乏理論研究，安全性得不到保證[3]。鑒此，國家級的《船舶生產(chǎn)企業(yè)生產(chǎn)基本條件評價要求》和省級的《浙江省低質(zhì)量船舶專項治理船廠檢查驗收實施辦法》，都明確要求船廠必須進行氣囊下水論證或計算。

20世紀(jì)90年代以來，國內(nèi)不少單位對船舶下水的安全性進行了研究[4~7]。但是，這些研究都是針對傳統(tǒng)的滑道下水。對于氣囊下水，由于氣囊的囊壁既柔軟又富有彈性，此時船舶支撐力主要取決于氣囊的剛度、使用氣囊的尺寸和數(shù)量，而與地面的狀況(土質(zhì)、不平度)關(guān)系不大。這一特點導(dǎo)致氣囊下水產(chǎn)生了許多有待研究的新問題。在浙江省科技廳、交通廳、船舶行業(yè)協(xié)會的大力支持下，浙江工業(yè)大學(xué)會同有關(guān)單位，進行了船舶氣囊下水技術(shù)研究。研究成果將為船舶氣囊下水的安全性評價提供理論依據(jù)、評價方法和手段。

本文根據(jù)船舶靜力學(xué)原理[8，9]，結(jié)合非線性有限元程序，進行19200DWT散貨船的氣囊下水計算，驗證了自編程序的正確性。1船舶氣囊下水的靜水力分析1．1下水過程受力分析

如圖1所示，船體在下水過程中的受力主要有：船體的重力、水對船體的浮力、氣囊對船體的支持力以及水對船體的粘性阻力和因附加質(zhì)量變化而產(chǎn)生的軸向質(zhì)量力。船體的重力G是下水船舶各部分重量的合力，沿船臺方向的分力即為下滑力。浮力F是船體入水部分所受水靜壓力的合力；在不同的下水階段，由船舶的前后吃水再通過邦戎曲線得到船舶排開水的體積，從而得到浮力F。氣囊支持力N指在船臺上的氣囊對船舶提供的支持力。在不同的時刻，每個氣囊所提供的支持力大小各不相同，各個氣囊提供的支持力取決與氣囊受壓后的高度和剛度。

本文所做的靜力學(xué)計算忽略了水對船體的粘性阻力和因附加質(zhì)量變化而產(chǎn)生的垂向質(zhì)量力，只考慮船體自重、浮力以及受到的氣囊反力，計算時以肋位為單位累積計算。

如圖2所示，建立直角坐標(biāo)系，原點O在船臺端點處，x軸為水平面，船臺相對與水平面的傾角為α，船舶基線相對與船臺的傾角為β。在船體的基線方向的法線方向上建立平衡方程，將重力、浮力以及氣囊的支持力投影到該方向，則可以得出方程(1)；∑migcos(α+β)-∑Ficos(α+β)-∑Ni=0(1)

其中mi是每個肋位的質(zhì)量，F(xiàn)i是每個肋位的浮力，Ni是每個肋位氣囊的支持力。將浮力、重力和支持力對船臺端點取矩，得到以下的方程：∑migcos(α+β)xi-∑Ficos(α+β)xi-∑Nixi=0(2)其中xi是每個肋位到船臺端點的距離。

對于確定的下水肋位，由于浮力和氣囊的支撐力及其對船臺端點的矩都是船舶姿態(tài)(基線相對于O點的高度和基線相對于船臺的轉(zhuǎn)角)的函數(shù)，因此通過求解公式(1)和(2)可以獲得下水到某個肋位時的姿態(tài)�？紤]船舶氣囊下水運動的各種參數(shù)，如：船臺傾角、船臺末端形狀、船舶的吃水位置、船體所受浮力、氣囊的壓縮剛度、氣囊對船體的支撐力等等，編制了實用的船舶氣囊下水靜水力分析程序，進行19200DWT散貨船的船舶氣囊下水的靜水力分析。所用主要參數(shù)見表1、表2，計算結(jié)果見表3。表1船臺參數(shù)

船臺坡度船臺摩船臺末端深到水船臺末端深到水水面到船臺的尾柱到船臺端部(弧度)

擦系數(shù)

下高度(m)0.5

下長度(m)3

距離(m)-0.1

的距離(m)3

0.0150.017

表2氣囊參數(shù)

10#肋位氣囊初始高度氣囊許用壓力(M氣囊總數(shù)氣囊直徑氣囊初壓(M氣囊長(m)0.65

Pa)0.26

(個)35

(m)1.5

Pa)0.066

(m)表3計算結(jié)果匯總

下水肋位#尾端氣囊高度(m)0(船臺)4060801201*0160200

0.80000.84140.660.44201*.370200.410200.493200.37000

船體相對船臺傾斜角度(弧度)0.00261000.00270000.00600500.013910.029000.027000.023000.01182

氣囊最大壓力(MPa)0.140.140.140.200.200.190.170.10

210(全浮)-0.008000.00

2船體總縱強度分析根據(jù)靜水力計算的結(jié)果，計算出船舶氣囊下水過程中每個位置彎矩和剪力，并計算出每個肋位甲板和船體外板的總縱應(yīng)力。結(jié)果表明，下水過程中總縱應(yīng)力不大，最大總縱應(yīng)力發(fā)生在下水80#肋位附近，此時船底板的總縱應(yīng)力為56MPa。下面列出了靜水彎矩最大狀態(tài)(下水至80#肋位)時，船體的靜水彎矩和剪力、甲板應(yīng)力和船底總縱應(yīng)力，見圖3、圖4。

3非線性有限元分析

將氣囊作為非線性彈簧，按照船體梁的真實剛度，考慮船體靜止處于船臺上(工況1)、下水80個肋位(工況3)、下水140個肋位(工況5)、船體完全下水，處于漂浮狀態(tài)(工況7)氣囊位置和浮力，采用非線性有限元程序ansys，進行了氣囊變形和船體總縱彎矩計算。下面列出了下水至80#肋位(工況3)的結(jié)果，見圖5、圖6。

計算結(jié)果表明，采用非線性有限元程序的計算結(jié)果與自編程序的所得結(jié)果吻合較好，如工況3非線性有限元程序算出的最大彎矩是57400kNm，自編程序的結(jié)果是58200kNm，證明自編程序是正確的。在下水計算過程中，近似地將船體梁作為剛體，計算船體的浮力和氣囊支撐力導(dǎo)致的誤差是可以接受的。4船體局部強度分析

采用三維有限元模型，選取散貨船貨艙1／2個第四貨艙+1個第三貨艙+1／2個第二貨艙，垂向范圍為船體型深。由于艙段結(jié)構(gòu)和計算載荷對稱于縱中剖面，因此艙段模型取左舷，即橫向范圍為半個船體型寬，有限元模型見圖7。

考慮船體靜止處于船臺上(工況1)、下水80個肋位(工況3)、下水140個肋位(工況5)、船體完全下水，處于漂浮狀態(tài)(工況7)氣囊位置和浮力，在模型的兩端施加總縱彎矩，在船底板處施加氣囊的支撐力和水的浮力，采用大型通用結(jié)構(gòu)分析系統(tǒng)MSC-NASTRAN進行了艙段結(jié)構(gòu)的有限元分析。圖8給出了下水至80#肋位(工況3)的船底板的應(yīng)力云圖。

有限元計算表明，下水過程中船底的應(yīng)力變化較大，在下水80個肋位時，由于此時出現(xiàn)尾落現(xiàn)象，船臺末端的氣囊壓縮量達到最大，氣囊的壓力也就達到最大，導(dǎo)致經(jīng)過此處的船底板應(yīng)力達到最大值，合成應(yīng)力為148MPa，但未超出材料屈服極限，且作用的時間很短，尚不會對船底板造成永久的變形。5結(jié)語

通過對19200DWT散貨船氣囊下水的系統(tǒng)分析。獲得如下結(jié)論：

(1)船體氣囊下水過程中采用靜水力方法，將船體作為剛體，將氣囊作為非線性彈簧是可行的；

(2)船體重心經(jīng)過船臺末端時，船體出現(xiàn)尾落；在下水到120個肋位附近，船體出現(xiàn)尾浮。氣囊下水由于幾乎沒有水下的滑道，容易出現(xiàn)尾落現(xiàn)象；

(3)有限元計算表明，下水過程中總縱應(yīng)力不大；在船體重心經(jīng)過船臺末端時，即下水80個肋位時，由于船臺末端的氣囊壓力很大，導(dǎo)致經(jīng)過此處的船底板應(yīng)力較大，但未超出屈服極限，尚不會對船底板造成永久變形。[參考文獻]

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擴展閱讀：散貨船下水計算書 Launching Calculation

圖紙履歷PLANHISTORY日期DATE版本REVISION標(biāo)記MARK說明DESCRIPTION設(shè)繪DSN’D審核CHK’D審定APP’DProject:35,000DWTBULKCARRIERShipyard/HullNO:DSN’DCHK’DAPP’DDrawingNO:35000DWT散貨船下水計算書LaunchingCalculationMaterial:Scale:Rev:Page:1/24CONFIRM’DWeight:Title:LaunchingCalculationRevisionScalePage:DrawingNo:DCS071525-2/24目錄TableofContents1、下水計算匯總表LaunchingCalculationSummaryList2、下水第一階段計算LaunchingCalculation1stStage3、下水第二階段計算LaunchingCalculation2ndStage4、下水第三階段計算LaunchingCalculation3rdStage5、下水曲線LaunchingCurve6、潤滑劑受力及下滑力計算ForceonGreaseandSlippingForceCalculation.7、下水后穩(wěn)性及全浮滑程估算EvaluationofSlipDistanceonFullFloating&Draft,StabilityafterLaunching8、下水曲線分析LaunchingCurveAnalysis附錄Appendix計算結(jié)果匯總圖表TheTable&ChartofLaunchingCalculation下水布置簡圖Slip-wayArrangementforLaunchingTitle:LaunchingCalculationRevisionScalePage:DrawingNo:DCS071525-3/241、下水計算匯總表LaunchingCalculationSummaryList序號No.項目Items1下水重量LaunchingWeight2滑道坡度Slip-wayInclination3龍骨坡度KeelInclination4滑板有效寬度Slip-plateEffectiveWidth5滑板長度Slip-plateLength6下水水位TidewateraboveZeroPoint7艉垂線距離滑道末端DistanceBetweenAPandSlip-wayAftEnd8艉浮滑程SlipDistanceatAftFloating9艉浮時首支點反力BowSupportForceatAftFloating10艉浮時首支點距離滑道末端DistanceBetweenSupportForceandSlip-wayEndatAftFloating潤滑層平均壓力:在船臺上:AverageForceonLubricant:onSlipway艉浮時:atAftFloating9545t1:201:201.44m~156.5m+1.4m44.5m128.6m1750.74t88.1m21.62t/m2121.58t/m2149.39m無No無No1112全浮滑程SlipDistanceWhenFullFloating13艉彎現(xiàn)象（或稱仰傾現(xiàn)象）AftBend14下落距離BowFallingDistance15下水后吃水估算值T首EvaluatedDraftafterLaunchingTFT尾TA0.579m4.147m16.62m16下水初穩(wěn)性高度估算值EvaluatedStabilityafterLaunching安全下水要點建議：1)下水時水位應(yīng)該不低于－0.73m(船艏垂線距滑道與水面交點距離應(yīng)不大于199.5m)；2)潤滑層的摩擦系數(shù)0.01~0.025，其許可平均壓力應(yīng)大于21.62t/m2(2.162kgf/cm2)；3)船脫離滑道以后，如果采用制動錨鏈以節(jié)制船的滑行速度，估算的沖程約為420m(假設(shè)制動錨鏈直徑60mm長度為220m)，故下水時水域長度應(yīng)不小于570m(水面標(biāo)高為1.4時，從艉垂線量起)；4)滑板承受靜壓：P11=9745/(2×156.5×1.5)=20.76t/m2(2.076kgf/cm2)5)滑板承受動壓：P11=1750.74/(2×6×1.5)=97.3t/m2(假設(shè)艏部下水橫梁寬度為6m)下水時艏楞處滑板的最小寬度需根據(jù)滑板的安全承壓力進行驗算。Title:LaunchingCalculationRevisionScalePage:DrawingNo:DCS071525-4/242、下水第一階段計算LaunchingCalculation1stStage2.1船舶主要參數(shù)MainParticulars總長Loa179.88m兩柱間長Lpp172m型寬B28.80m型深D14.60m設(shè)計吃水9.83m結(jié)構(gòu)吃水10.30m滿載排水量～43723T載重量～35000T空船浮態(tài)：艉吃水TA4.147m，艏吃水TF0.579m2.2船臺布置、船舶在船臺位置及初始吃水情況船臺滑道坡度1:20(2.862°)船臺滑道布置2條滑道末端至首楞距離216.8m滑道末端標(biāo)高-1.6m下水水位高度+1.4m摩擦系數(shù)(假定)0.025滑道寬度1.50m涂脂受壓有效寬度1.44m滑板長度(假定)156.5m滑板前端距滑道末端距離~216.4m船體龍骨坡度1:20船體基線距滑道面0.75m船舶首尾的初始水位船首底水位(艏垂線處)TF0＝-(216.8×SINα-3+0.75×COSα)=－8.58m初始首楞水位TFB=TF0初始船尾底水位TA0=TF0＋172×SINα=－0.99(m)Title:LaunchingCalculationRevisionScalePage:DrawingNo:DCS071525-5/242.3下水重量重心計算下水重量9545t重心垂向位置Zg10.2mA.BL重心縱向位置Xg-7.05mF.Amidship(舯后)重力對首楞力矩Mg=9545×(86+7.05)=888162.3(T.m)本計算書中的符號規(guī)定：T0TF0TA0TFTASFvDcXgLcMaMbM1M2艏楞吃水Draftatforeendbeam初始艏吃水InitialDraftatForePerpendicular初始艉吃水InitialDraftatAftPerpendicular艏吃水DraftatForePerpendicular艉吃水DraftatAftPerpendicular假定滑程SupposedSlippingDistance龍骨坡度KeelInclination浮力Buoyancy下水重量LaunchingWeight重心縱向位置GravityCenterLongitudinalPosition浮心縱向位置BuoyancyCenterLongitudinalPosition下沉力矩即重力對首楞力矩WeightMomenttoForeEndBeam起浮力矩即浮力對首楞力矩BuoyancyMomenttoForeEndBeam浮力對滑道末端力矩BuoyancyMomenttoSlip-wayEnd重力對滑道末端力矩WeightMomenttoSlip-wayEnd入水船體排水體積DisplacementoftheSubseaHull3、下水第二階段計算(或稱艉浮計算)LaunchingCalculation2ndStage3.1浮力及起浮力矩計算：假設(shè)此階段的計算滑程，根據(jù)不同滑程計算不同首尾吃水及相應(yīng)的排水量和起浮力矩。假定滑程S=70m,S=100m,S=110m~140mTitle:LaunchingCalculationRevisionScalePage:DrawingNo:DCS071525-6/24船舶滑行距離S米以后的有關(guān)計算公式：艏吃水TF=TF0＋S/20艉吃水TA=TA0＋S/20重心至滑道末端的距離SG=S-123.75(沿軌道方向)浮心至首支點距離lC=86-Xc如圖2.1所示，船尾開始進入水中后，浮力γV作用于浮心C。若設(shè)下水重量為Dc，浮力γV及反力R距艏柱支點A的距離分別用LG、Lc及LR表示，船之垂線間長度L，在此階段可寫成如下兩個平衡方程式：DcVRDcLGVLCRLR(2.1)在上式中已知Dc、LG，V、Lc可通過Bonjean曲線求得，由此方程可以求出反力R及其作用距離LR。γ艏垂線圖3.1下水受力示意圖通過Bonjean曲線計算，根據(jù)不同位置的吃水可以求出浮力γV及浮心位置C，當(dāng)行程逐漸增大達某一值時滿足DcLGVLC，船尾開始上浮，設(shè)下沉力矩MaDCLG，起浮力矩MbVLC，滑道坡度取1/20，下水重量為9545T，重心Xg=-7.05m，重心作用力臂93.05m，可以得到下沉力矩Ma=9545×93.05=888162.3T.m，不同艉吃水Tw對應(yīng)的反力和起浮力矩Title:LaunchingCalculationRevisionScalePage:DrawingNo:DCS071525-7/24計算結(jié)果如下表所示：艉吃水入水體積浮心坐標(biāo)Tw(m)v(m^3)Xc(m)3.51122.66-47.5355.505.755.85.855.905.9566.056.16.156.176.186.196.26.46.436.446.456.5起浮力矩Mb(T.m)153501.3460682.1594011.4655038.2670889.8686843.4702923.9719053.4735208.2756321.6802460.5816197.1821053823482.8825912.6828342.4877439.2884924887442.8889961.8907675.3反力R(T)8395.405795.944582.093980.393832.893684.663535.623386.263236.753026.602620.972484.462434.792409.922385.052360.191859.341783.421757.971732.511539.54反力力臂LR(m)87.573.864.258.656.754.652.449.947.343.632.729.027.626.826.125.35.81.80.4-1.0-12.73661.194846.605434.195578.235722.995868.546014.406160.406365.636761.756895.066943.576967.856992.147016.427505.537579.677604.527629.387817.83-36.88-33.69-31.72-31.45-31.20-30.97-30.75-30.55-30.03-29.90-29.60-29.48-29.41-29.35-29.29-29.35-28.01-27.96-27.92-27.38可以看出：當(dāng)艉吃水Tw=6.44m時Mb=887442.826T.mMa=888162.3T.m；由此船舶開始起浮時的艉吃水應(yīng)在6.44m~6.45m之間，通過內(nèi)差法（或圖解法）求得船舶開始起浮時參數(shù)。Title:LaunchingCalculationRevisionScalePage:DrawingNo:DCS071525-8/243.2繪制艉浮下水曲線：根據(jù)計算的浮力及起浮力矩結(jié)果可以繪制第二階段下水曲線，如下圖所示：圖3.2艉浮下水曲線圖由船舶靜力學(xué)下水曲線可以知道，在滑程S=128.59m處船尾開始上浮(艉浮)，上浮時艏支點反力(重力與浮力差值)為1750.74t，滑程128.59即為艉浮滑程，此時艉吃水Tw=6.443m，艏垂線距離滑道末端88.21m，浮力對首楞力矩(起浮力矩Mb)等于重力對首楞力矩。但由于船之旋轉(zhuǎn)慣性，船尾上浮時間有可能較遲，另一方面船尾突然沖入水中，由于水之動力作用使浮力增加，船尾上浮也有可能提前。對下水過程中的動力影響尚未考慮，按常規(guī)，靜力學(xué)計算的結(jié)論已可作為參考。各滑程對應(yīng)的艏艉吃水、浮力、起浮力矩、重力對滑道末端力矩、浮力對滑道末端力矩等計算結(jié)果見附表。從計算結(jié)果可知：當(dāng)船之重心G經(jīng)過滑道后端以后，在艉浮前重力對滑道后端的力矩Dc×SG均小于浮力對滑道后端的力矩γv×Sc，所以下水過程不會發(fā)生仰傾現(xiàn)象(或稱艉彎現(xiàn)象AftBend)。3.3滑道壓力分布計算：建立船舶下水分析計算模型，為了把問題簡化起見，假設(shè)滑道上的壓力按照直線定律分布；3.3.1下水第一階段：設(shè)滑板與船體接觸長度為ls，自滑板前端到反力R作用點的距離為lR，滑板前端到重心G的距離為lG，在下水第一階段lR=lG，由于船的重心縱向位置總在船舯附近，因此1/3lsTitle:LaunchingCalculationRevisionScalePage:DrawingNo:DCS071525-9/24壓力服從梯形分布�；�道有兩條，每條寬度為b，接觸長度為ls，前端處滑道所受壓力為pf(t/m^2)，后端滑道所受壓力為pa(t/m^2)，由力和力矩平衡可以得到以下公式：p2blSlS/2(pp)2bDfafcpf2blS6Dc2求解可得：2lSlSlS/2(pp)2bDlGafc3lGp(23)fblSlSDclGp(31)ablSlS(式7.1)3.3.2下水第二階段(尾部產(chǎn)生浮力后)：a)當(dāng)1/3lsTitle:LaunchingCalculationRevisionScalePage:DrawingNo:DCS071525-10/24計算結(jié)果如下表所示：支點距艉吃反力力臂接觸長度滑程(m)離滑道水TWLR(m)LS(m)末端0.010216.8093.05156.500.265211.8093.05156.503.569.73147.0787.51146.89599.73117.0773.76116.935.5109.73107.0764.201*6.945.75114.73102.0758.57101.955.8115.73101.0756.69100.955.85116.73100.0754.6499.955.9117.7399.0752.3998.955.95118.7398.0749.9497.956119.7397.0747.2696.956.05120.7396.0743.5695.966.1121.7395.0732.7094.966.15122.7394.0728.9793.966.17123.1393.6727.5693.566.18123.3393.4726.8493.366.19123.5393.2726.1093.166.2123.7393.0725.3592.966.4127.7389.075.7788.966.43128.3388.471.8288.366.44128.5388.270.4188.16其壓力分布曲線如下圖所示：滑板艏段壓滑板后端壓受力分布形力Pf(T/m2)力Pa(T/m2)態(tài)9.169.168.453.715.927.508.329.2210.2111.3012.4713.9818.5319.8520.4520.7921.1521.5674.63206.41203.4733.1933.1931.2430.7223.8319.6218.0516.3814.6012.7110.727.930.630.000.000.000.000.000.000.000.00梯形分布梯形分布梯形分布梯形分布梯形分布梯形分布梯形分布梯形分布梯形分布梯形分布梯形分布梯形分布梯形分布三角形分布三角形分布三角形分布三角形分布三角形分布三角形分布三角形分布三角形分布50.0045.0040.0035.00后端壓力Pa壓力(T/m^2)30.0025.0020.0015.0010.005.000.00020406080100120滑程(m)圖3.3滑道壓力曲線圖Title:LaunchingCalculationRevisionScalePage:DrawingNo:DCS071525-11/24具體的計算過程及壓力分布示意圖如下：1)當(dāng)艏柱距離滑道末端211.8m即滑程5m時，艉吃水Tw為0.26m，即船舶剛?cè)胨畷rlR=lG=93.05m，滑板和船體接觸長度ls=156.5m，壓力作梯形分布，由(式7.1)可得：艏支點處滑道所受壓力Pf=9.16t/m^2滑板后端滑道所受壓力Pa=33.19t/m^2；2)當(dāng)艏柱距離滑道末端147.07m即滑程69.73m時，艉吃水Tw為3.5m，lR=87.51m，滑板和船體接觸長度ls=146.9m，壓力作梯形分布，由(式7.1)可得：艏支點處滑道所受壓力Pf=8.45t/m^2滑板后端滑道所受壓力Pa=31.24t/m^2；3)當(dāng)艏柱距離滑道末端117.07m即滑程99.73m時，艉吃水Tw為5m，lR=73.97m，滑板和船體接觸長度ls=116.9m，壓力作梯形分布，由(式7.1)可得：艏支點處滑道所受壓力Pf=3.71t/m^2滑板后端滑道所受壓力Pa=30.72t/m^2；艏垂線γ艏垂線Title:LaunchingCalculationRevisionScalePage:DrawingNo:DCS071525-12/24γ艏垂線4)當(dāng)艏柱距離滑道末端107.07m即滑程109.73m時，艉吃水Tw為5.5m，lR=64.2m，滑板和船體接觸長度ls=106.9m，壓力作梯形分布，由(式7.1)可得：艏支點處滑道所受壓力Pf=5.92t/m^2滑板后端滑道所受壓力Pa=23.83t/m^2；γ艏垂線5)當(dāng)艏柱距離滑道末端97.07m即滑程119.73m時，艉吃水Tw為6.0m，lR=47.26m，滑板和船體接觸長度ls=96.95m，壓力作梯形分布，由(式7.1)可得：艏支點處滑道所受壓力Pf=12.47t/m^2滑板后端滑道所受壓力Pa=10.72t/m^2；γ艏垂線6)當(dāng)艏柱距離滑道末端94.07m即滑程122.73m時，艉吃水Tw為6.15m，lR=28.97m，滑板和船體接觸長度ls=93.96m，壓力作三角形分布，其有效長度為由(式7.1)可得：艏支點處滑道所受壓力Pf=19.85t/m^2滑板后端滑道所受壓力Pa=0t/m^2；Title:LaunchingCalculationRevisionScalePage:DrawingNo:DCS071525-13/24γ艏垂線7)當(dāng)艏柱距離滑道末端88.27m即滑程128.53m時，艉吃水Tw為6.44m，lR=0.41m，滑板和船體接觸長度ls=88.16m，壓力作三角形分布，由(式7.1)可得：艏支點處滑道所受壓力Pf=203.5t/m^2滑板后端滑道所受壓力Pa=0t/m^2；γ艏垂線8)當(dāng)艏柱距離滑道末端88.21m即滑程128.59m時，艉吃水Tw＝6.443m時，起浮力矩Mb等于Ma(重力對艏支點力矩)，船尾已經(jīng)開始上浮(艉浮)，此時滑程即為128.59m，此時船舶重心G距離滑道末端5.38m。從計算結(jié)果看出船舶重心G經(jīng)過滑道后端以后，在艉浮前重力對滑道后端的力矩Dc×SG均小于浮力對滑道后端的力矩γv×Sc，所以下水過程不會發(fā)生仰傾現(xiàn)象(或稱艉彎現(xiàn)象AftBend)。艉浮時支點反力:1750.74t首楞有效長度取l=6.0(m)艉浮時首楞平均受力P2=1750.74/(2.88×6.0)=101.32(t/m2)4、下水第三階段計算LaunchingCalculation3rdStage此階段自船尾上浮到船自由浮起為止，本階段船尾上浮以后船舶將沿著滑道運動，僅有首楞與滑道接觸，以首楞為支點、船舶的龍骨坡度隨滑程變動而改變，而浮力對首楞的力矩等于重量對首楞的力矩，龍骨坡度逐漸減小，這種狀態(tài)一直要持續(xù)到浮力等于重力、浮力對首楞力矩等于重力對首楞力矩且浮心縱向位置等于重心縱向位置時，船舶開始全浮，此時滑程即為全Title:LaunchingCalculationRevisionScalePage:DrawingNo:DCS071525-14/24浮滑程，此后船舶將離開滑道，船體自身調(diào)整浮態(tài)，最終平衡在艉吃水TA＝4.147m，艏吃水TF＝0.579m的浮態(tài)。假設(shè)此階段的計算滑程和龍骨坡度為：行程S時，艏支點吃水TF=TF0＋S/20式中(TF0=－0.99m)(1)S=150.00mS=160mS=180mS=200.00m(2)龍骨坡度:α=0.040.030.01計算結(jié)果如下表所示：行艉吃入水體積浮心坐程水TWv(m^3)標(biāo)Xc(m)(m)6.46010514.3-16.95.4079890.2-11.71504.3559198.5-5.33.3028483.40.26.86012176.6-14.55.70711023.6-10.01604.55510157.7-5.03.4028871.20.47.66015498.7-11.56.30713374.1-8.31804.95511472.4-4.53.6029785.11.75下水曲線LaunchingCurve：重心距支點距浮力離滑道離滑道Fv(T)末端末端1107601.3-1221.610766.6989384.7-582.510127.5-26.7666.80860267.1125.79419.3744936.2858.086871253130.7-2923.812468.81083524.7-1743.211288.2-36.7556.80946012.9-856.510401.5777159.5460.99084.11547854.2-6325.715870.71291642.5-4150.113695.1-56.7336.801063268.5-2202.711747.7844258.9-475.010020起浮力矩Mb(T.m)反力R(T)根據(jù)以上計算結(jié)果繪制成對應(yīng)的下水曲線，如下圖所示：圖5.1全浮下水曲線圖Title:LaunchingCalculationRevisionScalePage:DrawingNo:DCS071525-15/24由曲線可知當(dāng)滑程S=149.4m時，Dc=Fv，船舶開始全浮，此時艏支點距離滑道末端67.41m，這表明首楞離開滑道末端以前，船已全部浮起，因此不會發(fā)生船首下落現(xiàn)象。6、滑劑受力及下滑力計算Calculationofforceongreaseandslippingforce6.1在船臺上的受力計算下水重量Dc=9545(t)下水架重量G1=200(t)[假定值]滑板有效寬度b=1.44×2=2.88(m)滑板長度L=156.5(m)[假定值]船臺平均受力:P1=(Dc+G1)/(b×L)=(9545+200)/(2.88×156.5)=21.62(t/m2)6.2艉浮時支點反力:1750.74t首楞有效長度取l=6.0(m)艉浮時首楞平均受力P2=1750.74/(2.88×6.0)=101.32(t/m2)6.3船舶在滑道上的下滑力計算:船舶沿滑道方向滑動的下滑力為:(G+G1)×Sin=486.6船舶沿滑道方向滑動的摩擦力為:f×(G+G1)×Cos=243.3t(假定摩擦系數(shù)f=0.025)船舶下滑要求:F=(G+G1)Sinα-f(G+G1)Cos>0即(G+G1)(Sin-fCos)>0tg-f>0油脂磨擦系數(shù)f=0.025tg=0.05則有:tg>f船舶能自行下滑.下滑力:F=（P+P1）（Sinα-fCosα）=486.6-243.3=243.3tTitle:LaunchingCalculationRevisionScalePage:DrawingNo:DCS071525-16/24艉浮時首楞處潤滑油脂平均壓力為：F=121.58t/m27、下水后吃水穩(wěn)性及全浮滑程估算7.1下水后穩(wěn)性計算排水量displacement△=9545(t),Xg=－7.05m,Zg=10.2m從靜水力曲線查出:橫穩(wěn)心高度KM=26.82m初穩(wěn)性GM=KM-KG=26.82-10.2=16.62(m)7.2下水后吃水估算從靜水力曲線查出排水量△=9545t,平均吃水T=2.55m8、下水曲線分析8.1根據(jù)三個階段的計算可以繪制出綜合下水曲線圖，如下圖所示：8.2艉浮滑程為128.59m，尾浮時首支點反力:P0=1750.74t8.3艉浮前重力對滑道末端力矩M2小于浮力對滑道末端力矩M1故下水過程不會發(fā)生尾彎現(xiàn)象。8.4本船全浮滑程S=149.39m，而滑道全長216.8m，所以下水時首楞經(jīng)過滑道末端之前，船已全浮。此時，首支點距滑道末端67.41m,所以下水時，無首跌落現(xiàn)象。Title:LaunchingCalculationRevisionScalePage:DrawingNo:DCS071525-17/24說明：本計算書中滑板長度、下水架重量、潤滑油脂的摩擦系數(shù)、下水橫梁的寬度均為假定值，諸如下滑力、首楞平均受力、滑板承受靜壓等值僅作為參考，需根據(jù)實際情況進行考慮，下水重量9545t趨于保守考慮，艉浮和全浮很有可能提前，另外，由于下水過程中船舶中垂彎矩及產(chǎn)生的最大總縱彎曲應(yīng)力計算結(jié)果很小，沒有進行詳細(xì)的船體結(jié)構(gòu)強度校核。另附：以往船舶縱向下水事故原因：下水油脂選用不當(dāng)或下水油脂澆涂工藝不合適；在船舶艉浮時，滑板承受不了動壓力，產(chǎn)生兩邊向上翹的變形，下水油脂生龜裂、脫離、壓碎現(xiàn)象，在滑板與滑道之間出現(xiàn)較高硬度的下水油脂碎粒，磨擦力迅速增加，使得船舶的下滑速度迅速下降，船艏剛滑出船臺，尚未拋錨，便停滯不前，船舶沖不出船臺而擱置在船臺上，將造成重大事故；止滑器連接螺栓破壞或滑板止滑器操作失誤；對下水橫梁的設(shè)置不合理、下水橫梁連接鋼索被撕裂或拉斷；在船舶下水前，對滑道處的淤泥沒有進行認(rèn)真的沖刷。

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