1、本科毕业论文（20 届）10000 吨散货船下水计算 所在学院 专业班级 船舶与海洋工程 学生姓名 学号 指导教师 职称 完成日期 年 月 本科毕业论文2目 录中英文摘要 （2）1.引言 1.1 滑道下水浅析 1.2 气囊下水浅析1.3 高速船浅析（5）（5）（7）（8）2.滑道下水布置 （12）3.下水阶段划分 （13）3.1 第一阶段 （13）3.2 第二阶段3.3 第三阶段3.4 第四阶段（13）（14）（15）4.下水曲线计算 （16）4.1 实船参数 （16）4.2 下水曲线图 （16）4.3 下水计算5.滑道压力计算5.1 下水第一阶段滑道压力计算5.2 下水第二阶段滑道压力计算5
2、.3 船艉上浮时前支架压力计算（17）（39）（39）（40）（40）总结 （42）参考文献 （43）本科毕业论文3摘 要船舶下水相比船舶建造，占地小，时间短，但是其复杂程度和技术含量却远高于船舶建造。如今船舶下水有两大方式：双滑道下水和气囊下水。双滑道下水研究比较早，相对成熟，下水吨位较大，但是过程比较复杂，计算量庞大，不确定因素多，如卡位、船体横滑等事故在世界时有发生，而且成本较大。近几年来，气囊下水不断发展，技术逐渐先进，唯一缺陷下水吨位小，也正在被有关专家们攻克补足。因为气囊下水具备绿色环保、自然安全、成本低廉、限制因素少、计算准确前提下无风险，没有艉落、艏落、砰击等不安全因素，受到越
3、来越多的关注和认可。但其瓶颈为大吨位船气囊下水会引起气囊爆裂，针对此，气囊商家正在研制高耐压气囊以期承受大吨位下水任务。可以预见，气囊下水技术随着气囊质量的提升将逐步发展推广，并肩甚至取代滑道下水。浙江正和造船有限公司，在气囊下水方面创下了世界记录，并且在不断突破。该公司于 2010 年 12 月 3 日下水的 7 万散货船打破了自己创造的 5.7 万记录，刷新了气囊下载史记录。气囊下水技术目前虽呈现出理论研究滞后于实践、气囊质量滞后于吨位需要的现象，但正蓬勃发展，日趋成熟。船舶下水作为船舶施工的一部分，扮演着极其重要的角色。下水一旦出现问题，轻则拖延工期，重则损坏船体和船台，后果严重。下水流
4、程包括技术和硬件设施，限制和决定了船厂最大造船吨位。所以，对下水的研究意义非凡。秉着诚恳的态度，爱国的精神，求是的作风，笔者阅读 30 多篇船舶下水相关文献后，通过所学船舶静力学，对船下水进行计算，把大量数据汇总成下水曲线图，直观的观察和探讨曲线图所反应的危险点，采取适当措施予以避免。关键词 下水；滑道；前支架；行程；压力本科毕业论文410,000 tons bulk carrier launching calculationAbstract Compared with the construction of ship, ship launching area is small, time i
5、s short, but its complexity and technical content is far higher than that of ship construction. Today, there are two ways the ship into the water: dual slide into the water and the air bag into the water. Double slide into the water earlier studies, relatively mature, larger tonnages into the water,
6、 but the process is quite complicated to calculate the amount of large elements of uncertainty, such as the card position, the hull cross-slip and other accidents have occurred in the world, and greater cost. In recent years, launching by the continuous development of increasingly advanced technolog
7、y, only a small tonnage of defects into the water, is also being tackled by the relevant experts to complement. Because air bags with green water, natural security, low cost, constraints less accurate calculation of the premise of no risk, no tail down, first down, slamming and other factors of inse
8、curity, are more and more attention and recognition. But the bottleneck for the large-tonnage ships can cause the water balloon burst balloon, for this, the balloon business is developing high-pressure air bags to withstand large-tonnage into the water task. Can be predicted with the balloon launchi
9、ng by technology to enhance the quality will be gradually developed to promote, alongside or even replace the water slide. Zhejiang Shipbuilding Co., Ltd. is and, in terms of air bags into the water set the world record, and continue to make breakthroughs. The company was December 3, 2010 launched t
10、he 70000 bulk carrier broke his own record of creating 57,000, setting a balloon download history records. Although the water balloon technology is showing a theory behind the practice, lags behind the quality of the tonnage required balloon phenomenon, but it is booming and becoming more mature. Co
11、nstruction of the ship into the water as part of the ship, plays a very important role. Water if there are problems, ranging from delays in construction period, heavy damage to the hull and berth serious consequences. Water flow, including technology and hardware facilities, limitations, and determi
12、ne the largest shipyard shipbuilding tonnage. Therefore, the research about ship launching is of great significance. With sincere attitude, patriotic spirit, realistic style, I read more than 30 relevant documents about the ship launching, through the ship static learned, to calculate the ship into
13、the water, the large amounts of data aggregated into the water curve, intuitive observation and study of the response curve of the danger point, to take 本科毕业论文5appropriate measures to be avoided. Key Words ship launching; water slide; front bracket; distance; pressure本科毕业论文61 引言当今船舶下水界主流两大船舶下水方式：纵向滑
14、道下水和气囊下水。滑道下水理论和技术已经基本成熟，适用于多种吨位级船舶；气囊下水正不断发展，技术逐渐先进，唯一缺陷下水吨位小，也正在被有关专家们攻克补足。因为气囊下水具备绿色环保、自然安全、成本低廉、限制因素少、计算准确前提下无风险，柔性过渡，没有艉落、艏落、砰击等不安全因素，受到越来越多的关注和认可。船舶作为海上交通工具，具有廉价的巨大竞争优势，但是水域面积、航道限制、高水阻（摩擦阻力和高速船巨大的兴波阻力迫使常规船无法实现真正高速）等却限制了船舶的发展。当今，由于船舶运输的廉价性优势日益受到飞机的快速性挑战，船舶界开始趋向于快速性兼廉价性转变。下面，引言中通过引用、评价文献较全面地阐述了滑
15、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。1.1 滑道下水浅析提到滑道纵向下水，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：“艉浮至全浮过程中，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艉浮时的反力集中在前支点一点上，而是分布在艏部滑板约 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。针对上面本文认为实践是检验真理的唯一标准，在复杂的
16、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力，还是实际测量来得可信、直观、保险。“由于船舶纵向下水艉浮过程中，不必再保守认为滑道总反力仅作用在前支点上，随着滑程增加而由艉向艏逐渐传递实际上作用在靠艏部一些滑板垫木或下水横梁，其最大值不是发生在艉浮开始时刻而基本上发生在艉浮过程中间阶段，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本文认为是有理的。但是滑程的增加不仅带来倾角增大使得本科毕业论文7反力增大，也使得浮力增大从而降低了反力。“艉浮过程中，压力最大值不是发生在艉浮开始时刻，而
17、基本上发生在艉浮过程的中间阶段。一般滑道反力控制在小于水质量载荷的 25%，分布范围约在艏部 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，本文无权评论。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艉倾。陈轶峰等人设计出纵向下水辅助工装，在船艉增加气囊，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艉落的危险 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
18、、粘性阻力、锚链力、钢缆力、水流力、横向侧推力的动力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
19、舶下水横梁受力进行测试，并对理论计算进行校核。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、艉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
20、带来提升，从而促进新的工业突破这是个良性循环。周培勇对船舶艉浮过程的讨论：资料表明，静力计算得到艉浮滑程一般总比实测的小本科毕业论文8一些，他所例举的计算结果也说明了这个事实：艉浮滑程计算值为 122.62m，实测值为135.72m。把这种现象戏称“ 延迟”。大多数实测艉浮滑程较大，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艉浮 7。周培勇的例子计算值为 122.62m，实测值为 135.72m，相差 13.1m艉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？本文在接下来论文中做粗浅讨论。本文的
21、见解为 1：在超临界 0-10m 附近，艉浮启动程序初速度为 0 而加速度过小，以及滑板与滑道间的粘性，致艉浮不明显或没有； 2：1/20 滑道角使下水时有一股向下的分速度，恰好抵消了艉浮上升的距离，针对此项我认为是“实测错误”，而真实值在两者之间，针对此项，我认为实测艉浮滑程不该选在目测艉部浮起时刻，应该选在船体稍微旋转时刻（滑板线打破与滑道平行状态的一刻） ，当然了肉眼无法辨别。图 1 滑板末端轨迹图1.2 气囊下水浅析1.2.1 气囊下水现状船舶气囊下水发展的实践已经证明，这项低成本、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
22、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。济南昌本科毕业论文9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。1.2.2 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，不会出现突然性的艉落、艏落、艉浮，且缓慢艉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
23、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。1.2.3 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。1.3 高速船浅析1.3.1 普通排水型高速船
24、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。1.3.2 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
25、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，并证明均本科毕业论文10满足要求。1.3.3 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。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
26、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。1.3.4 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, 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
27、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。1.3.5 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。本文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
