气囊下水绝大多数是纵向下水,要设计好气囊下水坡道,首先要了解船舶纵向下水的特点,传统的滑道滑板下水已经有成熟的经验,所以首先从滑道滑板下水讲起,因滑板是一长条平板,为与滑板配合,滑道也必须是一道直线型斜坡,也可以是大直径圆弧线,在滑板长度内基本也接近直线,所以滑道设计只有长度与坡度大小的选择。而坡度大小主要是取决克服摩擦力。从我国沿海小型船厂多数坡度取1/16~1/18;中型船厂取1/18~1/20;大型船厂取1/20~1/22;滑道的这两个要素坡度与水下长度,将对纵向下水可能出现的以下三种现象起着一定作用。这种下水方法要防止三种现象的发生。
1、艉弯:船舶下水移动后,当船舶重心滑出滑道端点,此时如果艉部入水部分船体的浮力对滑道后端的力矩小于重力对同一点之力矩这时,船舶将产生一个比较大的后仰角,称为艉弯
解决方法有:加大滑道坡度;延长滑道的水下长度;以及艏部加压载,调整重心位置。
解决方法有:加大滑道坡度;延长滑道的水下长度;以及艏部加压载,调整重心位置。
2、艉上浮
当下水开始后,船行走一定行程时,某些时候艉部会产生很大浮力,如图4-2,当rvc×Lc>W×LG时,艉部就起浮,使艏支架受到很大的压力称为艉上浮。
解决办法:在艏部做艏支架,加大受压面积,由于做艏支架成本很大,我国造船工作者在上世纪八十年代初提出取消艏支架,改为安装槽钢方法,节省了大量资金,该工艺与船舶用气囊下水工艺是我国当时两大创造。
3、艏跌落,当前支架离开滑道后端时,浮力仍小于下水重量,亦即艏吃水小于船自由浮起时的艏吃水,艏将出现下落现象,为避免艏柱损坏,就在此处挖深后才能下水。
用气囊下水时,船体的运动有部分是类似的,但由于滑道下水船是座在刚性的下水架上,它与船结合是一组刚性体的运动规律,而气囊下水,船座在若干只柔性的气囊上,在入水阶段开始,船舶解脱牵引后,船舶开始前移,气囊也前移,但气囊前移距离仅船体之半,于是就造成艉部外伸在气囊外的悬臂长度逐步伸长,船底下的气囊从移船开始,就有微小的压扁,船体就有仰倾,船体龙骨坡度就开始加大,下水行程越远,这两种现象越加剧,再移动,艉部船体入水部分产生了浮力,开始抵制船体再仰倾现象,船舶开始向反向倾侧,直到整个船体全部浮起。
在上述过程中,如果在一条适合专门为气囊下水的坡道上下水,就可将前面积讲到的滑道下水容易产生的艉弯、艉上浮等现象减小,因为气囊滚动的摩擦阻尼远比滑道下水小很多,坡道的坡度比滑道下水的坡度要小很多,所以艉上浮现象不是最主要,只要气囊布置正确,艏部下的气囊足够能承受这种压力,相对而言类似艉弯现象却更重要,当船舶重心移出坡道末端,而艉部入水部分船体浮力还很小时就有类似的艉弯现象,对在末端处的气囊压力太大,所以必须改变滑道下水坡道的型式和坡度的大小。