10000吨散货船下水计算【文献综述】.doc

1、毕业设计文献综述 船舶与海洋工程 10000 吨散货船下水计算 引言 ： 船舶下水相比船舶建造，占地小，时间短，但是其工艺复杂程度和技术含量却高于船舶建造。 本文献综述，将对多篇船舶滑道纵向下水、船舶气囊下水及船舶快速性文献进行或归纳总结（阐述其研究现状），或粗浅评价（依据其他相关文献，结合自己独特理解）。虽然评价有些粗浅，但也是有理有据。 一旦证实笔者的一个指定观点正确，将会导致前辈们的测定有所偏差。 但若不钻此牛角尖，笔者的论文会毫无吸引力，没有创新精神，缺乏价值。虽然笔者的观点也未必能创造多大价值，却体现了 科研的求实性、严谨性、精确性。 论文中会以小篇幅探讨该牛角尖。 1.滑道纵向下水

2、 1.1 周执平的滑道下水文献综述 提到滑道纵向下水，不得不提到周执平，他老人家对滑道下水颇有研究，写了不少建设性文献，后人的文献也多是基于他的。 周执平在实船测试中利用船艏 5 条横梁测定各横梁负载随时间变化曲线，研究后得出结论：“尾浮至全浮过程中，滑倒反力并非仅仅作用在前支点这一点上。因此不必保守地认为船舶尾浮时的反力集中在前支点一点上，而是分布在首部滑板约 10%的区域内”，“经典下水计算无法确定各个弹性支座上的支承反力是如何分 布的，为此借助于实船测试可以弥补此不足” 1。 针对上面笔者认为实践是检验真理的唯一标准，在复杂的下水实验中，经典力学和材料力学已经很难捕捉和计算弹性支座的支反

3、力，还是实际测量来得可信、直观、保险。 “由于船舶纵向下水尾浮过程中，不必再保守认为滑倒总反力仅作用在前支点上，随着滑程增加而由尾向首逐渐传递实际上作用在靠首部一些滑板垫木或下水横梁，其最大值不是发生在尾浮开始时刻而基本上发生在尾浮过程中间阶段，船体视为弹性体且在浮力、重力、滑道反力作用下呈中垂状态，因此确定前支点的位置，其主要决定因素是滑道末端的 潮高” 2。 他将船视为弹性梁的观点笔者认为是建立在船体无限长情况下，船体总纵强度忽略不计的理想极端情况下 “尾浮过程中，压力最大值不是发生在尾浮开始时刻，而基本上发生在尾浮过程的中间阶段。一般滑道反力控制在小于水质量载荷的 25%，分布范围约在首

4、部 10% 20%滑板长度内” 3。 这是他多次实测后所得数据，属于经验积累，笔者无权评论。 1.2 其他滑道下水综述 枯水期低水位可以说是滑道下水的瓶颈，因为容易引起后果恶劣的尾倾。陈轶峰等人设计出纵向下水辅助工装，在船尾增加气囊，增大排水体积，提高浮 力对滑道末端的力矩，从而巧妙的解决枯水期下水尾落的危险 4。 此种方法因经济实用简便，也可用于非枯水时期，如落潮等水面低的情况。气囊也可以改成空油罐等密封且轻的东西，前提是必须固定好，撑过下水时间即可丢弃回收。 李辉、余辉等人为了对限制水域内船舶纵向下水运动进行完整而准确的预报，考虑兴波阻力、粘性阻力、锚链力、钢缆力、水流力、横向侧推力的动力

5、效应以及不对称水域等因素对下水运动的影响，针对下水各阶段建立了船体运动模型，提出了一种较为完善的限制水域内下水运动理论计算方法。采用该方法对一艘 45000 顿化学品 /成 品油轮的下水运动进行了预报，并于实船下水测试结果进行了比较分析。结果表明，此方法可以较好地模拟船舶下水运动，为分析和判断船舶下水的安全性提供了依据 5。 船舶每次下水，海况都有差异，所以不可能有完整的数据库。针对下水各阶段建立船体运动模型和添加最大不确定因素，并借助电脑迅速计算出极端条件下风险因素，并加以考量和规避确实是较稳妥的方法。 殷骏等人采用光纤 Bragg 光栅技术，对船舶下水横梁受力进行测试，并对理论计算进行校核

6、。测试结果表明：现有船台采用双滑道纵向下水工艺在船台滑道本身承载能力满足条件的基础上对于 4250TEU 箱集装箱顺利下水是安全的。光纤Bragg 光栅技术应用于横梁在船舶下水过程采样间隔为 10ms，测试数据可靠、真实，结论分析准确，从测试数据可以准确分析出船体下水过程中各根横梁从敲中墩、边墩、打开止滑器、船体滑动、尾浮至整个船体下水等各个阶段的动态受力过程。光纤 Bragg 光栅技术在动态测试领域具有极大的应用价值和发展前景，值得大力推广 6。 利用光栅这种现代化技术测试船舶下水横梁受力比周执平前辈的“土方法”先进。这说明工业文明的突破给各个领域带来提升，从而促进新的工业突破 这是个良性循

7、环。 1. 3 尾浮滑程计算值与实测值的误差 周培勇对船舶尾浮过程的讨论：资料表明，静力计算得到尾浮滑程一般总比实测的小一些，本例计算的结果也说明了这个事实，尾浮滑程计算值为 122.62m，实测值为 135.72m。把这种现象戏称“延迟”。大多数实测尾浮滑程较大，也就是说延迟是正的。下面就延迟问题进行讨论：船舶始终运动，当滑行到临界位置时，惯性作用必使其继续滑行一段距离才开始尾浮 7。 尾浮滑程计算值与实测值存在误差 ,并且不可避免。什么原因，以及什么才是真实值？笔者会在接下来论文中做粗浅讨论。（这就是笔者认为的牛角尖 ） 2气囊下水 2.1 气囊下水现状 船舶气囊下水发展的实践已经证明，这

8、项低成本、低消耗、无污染、高效率、高可靠性、机动灵活的技术具有强大的生命力。只要有适合气囊下水的船台，以及正确的操作方法，通过技术创新，提高气囊承载力后，下水船舶吨位还可以有较大幅度的提高。济南昌林气囊容器厂正在研制“整体缠绕高强度加长气囊”，进一步提高气囊的承载能力，以适应更大吨位及特殊船型船舶气囊下水需要。随着新产品的试制成功，大型船舶、自升式钻井平台、工程船等采用气囊下水将成为现实 8。 2.2 气囊下水的优势与不足 朱珉虎等人文 献船舶气囊纵向下水计算方法的研究 1介绍了气囊下水的方式，并和滑道下水进行了比较，显示了气囊下水的优势与不足。优势为气囊采用软着落法，使下水轨迹自然光顺，不会

9、出现突然性的尾落、首落、尾浮，且缓慢尾浮造成的气囊压力光顺性增加也在气囊承受范围内，所以气囊下水安全可靠。缺点在于船舶气囊下水的重量有限，而恰巧本人工作所在的浙江正和造船有限公司于 2010 年 12 月 3 日下水的 7 万吨散货船创造了气囊下载史记录。气囊下水技术目前虽呈现出理论研究滞后于实践的现象，但正蓬勃发展，日趋成熟 9。 2.3 气囊下水安全性 吴剑 国等人文献气囊下水的安全性研究【 A】 10就气囊下水事故的原因进行讨论，并针对可能发生的气囊爆裂引起下水事故，下水过程中船体结构损伤，下水船舶对环境或环境对下水船舶构成的损伤，分别进行了安全性研究，提出了船舶气囊下水安全性标准。这再

10、次降低了气囊下水的事故诱因，进一步完善了技术理论标准体系。 3.高速船 3.1 普通排水型高速船 王世杰 35m 高速海事指挥艇设计 11简要介绍了 35m 高速海事指挥艇的设计思想、总体布置、线性特点、船舶钢铝结合的结构、铝合金结构计算、减震降噪的措施等方面，并对实船使用情况 作了简要的总结。经实船试航，本船各项指标均满足设计要求，外形美观，舱室布置实用方便。该论文全面的介绍了指挥艇的型线、舱室布置、船体和舾装材料、强度校核、快速性、舱室舒适性。可以作为以后中小型船舶设计的典型算例。 3.2 高速双体船 穿浪双体船作为一种有着优良快速性与耐波性 20的新船型，在海上高速运输方面显示除了普通船

11、舶无可比拟的优势 21。而喷水推进器作为一种适于高速船舶的新型推进器，其技术也日趋成熟，有着广阔的发展前景。目前，众多高速穿浪双体船采用了喷水推进器，实践证明了其卓越的综合航海性能 12。 论文中进行了推功率和有效功率平衡计算和喷泵推力与船体阻力平衡计算，并证明均满足要求。 3.3 单体小水线面水翼复合型高速船船型研究 提出了一型采用非自控组合水翼系统的单体小水线面水翼复合型高速船方案，并对其进行了阻力、横稳性以及运动稳定性的理论分析，提出了一套该船型翼航状态的阻力横稳性计算和运动稳定性判别的方法，同时进行了相应的模型试验。结果表明，理论计算和模型试验具有良好的一致性，新船型可以成立 13。

12、该船型复合水翼采用 3 块水翼呈“ U”形，底部水翼全埋，两侧为斜生的割滑水翼，在增大水翼面积的同时补足了 新船型横稳性。这样的思维创新、大胆、巧妙、简洁地融合了小水线面双体船和水翼艇的减小兴波阻力的思维，新船型性能优于前两者。 3.4 日本新一代高速船设计风采 已被日本列入民用高速船开发计划的有双体气垫船、双体高速渡船、高速滚装船和巨型喷气式海轮。从设计原理上来看 , 这些高速船更多地应用空气动力学原理 , 结合流体动力学 , 把二者有机地组合起来。 其中巨型喷气式海轮的最大航速将达 90 公里 /小时。并且以千吨载货量远远超过波音 747 宽体运输机。 从日本跨世纪高速船开发计划来看 ,

13、新一代高速船面临着与新干线高速列车、支 线航空争夺客源的激烈竟争 , 如果仍保待低航速、长周期的旧貌就无吸引力 , 会失去客运市场而遭淘汰 , 客观形势要求发展高速船 14。 3.5 船舶高速化对船舶设计的新要求 高速船目前已成为国际航运界的一个关注焦点，而集装箱船、滚装船、散货船等常规船舶的逐渐高速化也成为另一个明显的趋势。尽管船速提高的幅度仅为5kn 左右，但这种提速给船舶设计师带来了很大挑战。燃油成本、船体线性、船舶主尺度是影响船速的重要因素。航速越高，海水的载荷也越高，但航速提高会引起船舶尺寸增大，从而引起海水负荷减小因此必须考虑航速提高对载荷的 净效应 15。 就笔者所知，即便是当今

14、最优化线型，最理想主机效率的普通高速船在高速航行时，也无法躲避水线面积引起的巨大兴波阻力。这使得旧概念高速船面临一个无法突破的瓶颈与极限，也就是说当到达极限速度，再要提高哪怕 1kn 速度就得付出巨大代价，包括燃油、噪音。这使得新概念船大有作为。笔者所理解的新概念船是 0 至极小水线面积船，或则漂浮水面之上，如气垫船，或则沉埋水下，如潜艇，或者小面积接触水面，如小水线面双体船，但是他们也都有各种缺陷。这进一步使得新一代的仿生学船呼之欲出，如地效翼船、水上飞船，我设想的船是仿鲸 鱼船，表面覆盖有水亲和力良好的鳞片外壳，升潜自如，行动迅捷，大幅削弱摩擦阻力与兴波阻力。 3.6 高速船艇带动国际渡船

15、工业发展 高速汽车渡船和高速旅客渡船是目前国际渡船市场上发展最快的部分。虽然高速客艇出现至今已有 3O 年，然而真正刺激其发展的是近期由技术进步所带来的营运经济效益的提高。 世界上投放至中国和香港地区的新造高速渡船所占的份额从 1988 年不到24猛增至 1995 年的近 55，这足以说明亚洲高速渡船市场发展的规模及步伐16。 笔者认为当船舶设计出现突破时，大多会引起成本的瞬间大幅提高，而经营效益却 未能马上体现出来，这导致科技创新与实施生产存在大量时间差。实施生产滞后于科技创新，这是人类各行业均面临的问题。若能缩短这一差值，不仅能为船舶界带来福音，更能造福于全人类。当技术进步带来营运经济效益

16、提高时，效益增值成本增值。然而“”“”是一个社会过程，要减少此过程，财政政策必须扮演好重要角色，国家应及早出台政策，资助和鼓励船舶行业购买专利，以尽可能缩短生产实施和专利创新的时间差距。 3.7 商用高速船舶市场浅析 尽管我国快航船舶研究起步较罩， 由于指导思想，经济实力诸竭索的影响和限制，造成船型开发，建造 工艺实用化及船舶业技木发展缓慢，未能赶上市场变化和发展， 致使近期大量新船订单流向海外。 高速船型的忧缺点并存，决定了任何一种船型无法取代成为万能型。因此，长期以来，各国船舶界开始研究利用船型的特殊性，杂交出新性能，达到快、稳、安全的目的。 在国际竞争中，政府出面帮助本国企业促进贸易发展

17、，已经成为极其重要的手段。尽管我国目前有诸多制约因素，但事在人为， 创造良好的竞争环境， 特别如市坜方向性战略、应具有科学和长远的预见性。 目前， 国际高速船厂通常为中小型，专业化公司，订单较单一，生产效率及声誉很高，而我国 除珠海的合资厂外，其余仍把高速船做为一般订单对待，竞争力量很低。面对如此大的市场需求抛弃大而全的生产方式， 向专业化，规模化发展，亦是船舶工业值得考虑的方向 17。 此文献讲解了单体滑行快船、双体快船、水翼艇、气垫船、表面效应船、小水线面快艇各种快速船的优缺点，分析了世界商用高速船舶市场的格局，结合我国的现状讲述了作者可贵的展望和衷心的建议。文献作者全面、客观、透彻、谦逊

18、、爱国的学者精神弥足珍贵，实在值得大家学习 3.8 军用高速船舶 美国海军最新的试验性高速双体船“海上斗士”号 (FSF 一 1)上就采用了“燃气轮机一柴油机联合动力”装置，使其能在不续加燃料的情况下，航程达到 4000海里，在静水中的最大速度可达 60 节，在 4 级海况下可保持 40 节的航速。它的上层甲板上可容纳 2 架直升机，并能在 5 级海况下停靠或起飞。目前美国正在研究能够搭载 F 一 35“联合攻击战斗机”的高速双体船。另外，由于高速双体船吃水浅，因此也大大扩展了其可停靠的港口数量。“海上斗士”是高速双体船走上海洋军事舞台的重要标志 18。 3.9 高速船船型的研究与发展 从世界

19、范围看，目前高速船正向着超高速化、大型化发展。船舶高速化沿着排水量型滑行型水翼型 气垫型地效翼型水上飞船型的进程不断发展，目前某些实船航速已超过 100kn 尺度也由原来的几米发展到百余米，排水量也达数千吨。 高速船型的基本要素是潜体、双体、水翼和气垫 , 由此来保证船舶的高速度。 地效翼船是利用翼的表面效应 , 在翼和水面或地面间产生的空气动升力 , 浮升在极低空中 , 高速航行的一代新型运载工具。在美国、俄罗斯、德国及我国都有研究成果问世。近年来的发展趋势是大型化、更高速化。原苏联海上飞船计划中报道的“ MPE-400”型 , 全长为 73m、全宽 53m、全高 21m、乘客 460 人、

20、航速达 500km/h！ 19 笔者感觉自己的专业船舶正在被飞机腐蚀 看来船舶正在面临着新一代交通工具 飞机的挑战，而且不可避免的趋向于劣势 但若是船能充分利用与水面间的空气流体增升效应产生足够大的动升力系数用低能耗开得像飞机一样快，还是能取得些许节能优势和效益优势，这优势还是有很大局限性的 这个就像蒸汽机淘汰马车，是社会必然的进程。此进程不可阻挡，不可避免也无需避免。我们只是某一时代的匆匆过客。船舶专业的命运在笔者选择专业时笔者已经预料到了。我感觉笔者即便是死亡了，我创作的音乐能够与世长存！我衷心希望留下 什么！所以我奋斗！ 结论 :对于每篇文献，笔者均紧随其下一自然段给予归纳或评价或感悟（

21、少数几篇介绍性文献没有）。秉着诚恳的态度，爱国的精神，求是的作风，笔者阅读60 多篇文献后得出此文献综述，较全面阐述了滑道下水、气囊下水、高速船三大船舶领域的现状、面临的问题、发展的趋势、笔者的想法等。 参考文献 1 周执平 .集装箱船纵向下水计算与实船测试 J.中国造船 (2),2010: 242 247 2 周执平 ,黄玉英 .集装箱船纵向下水及其前支点位置的确立 J.船舶 (2),2000:145 149 3 周执平 . 纵向下水前支点位置确立的探讨 J.学术论文 ,1999 :2 25 32 4 陈轶峰，瞿高进，谭新东 .枯水期船舶纵向下水辅助工装研究 J.船海工程 (2),2010:

22、122128 5 李辉，于辉，李学菊 .限制水域船舶纵向下水的动力学分析 J.中国造船 (2),2009:211 221 6 殷骏、姜卫方、王培军 .双滑道 4250TEU 船舶下水横梁动态测试分析 J.水运工程 ,2008: 65 77 7 李培勇 .纵向滑道船舶下水计算研究 J.武汉交通科技大学学报 ,1994 :32 44 8 孙菊香 .船舶气囊下水技术现状与展望 J.学术论文 ,2010: 67 76 9 朱珉虎，孙菊香 .船舶气囊纵向下水计算方法的研究 J.船舶 (1),2009 : 88 98 10 吴剑国，孙燕、马剑 .气囊下水的安全性研究【 A】 J.船舶与海洋工程研究所 ,2

23、010:6774 11 王世杰 .35m 高速海事指挥艇设计 J.江苏船舶 1B,2008: 23 28 12 刘永涛，赵永生 .200T 高速穿浪双体渡船喷水推进器设计 J.江苏船舶 5,2006: 44 50 13 柳卫东，裘泳铭，顾敏童 .单体小水线面水翼复合型高速船船型研究 J.船舶工程， 2008： 54 64 14 林一平 .日本新一代高速船设计风采 J.海洋信息， 1997（ 12） :111 114 15 海文 .船舶高速化对船舶设计的新要求 J.中外船舶科技 (1),2010(31)： 223 234 16 刘畅 .高速船艇带动国际渡船工业发展 J.中国船舶科技 (5),19

24、98（ 32）： 42-45 17 陆晓 .国内商用高速船舶市场浅析 J.中外船舶科技 (3),1993（ 1）： 44 58 18 谢辉 .未来海战新军 -高速双体船 J.科技时代 (4),65 69 19 黄衍顺，徐慧 .高速船船型的研究与发展 J.中国修船 ,1996（ 5）： 37 40 20 P.A.Molland. The characteristics of a catamaranJ. Ship Science Report, No.121.December 2001:134 141 21 Bijunuh.Seakeeping of a fast displacement catamaranJ.TRANSPORT, No1-2005:221 244