与船舶纵向滑道下水相似,气囊下水时同样也会有出现船体结构损伤现象。为了尽可能减小损伤程度,对万吨级以上的大型船舶在下水前必须进行下水计算。经过多年探索,专业工程人员已编制出了专门的船舶气囊下水计算软件。对下水前的工艺设计中要求进行的各项计算,该软件可以方便、快捷地完成,并准确判断出在给定的条件、环境下船体是否会发生结构损伤。此方法是通过将船体视为刚体,气囊作为非线性弹簧,建立力学平衡方程,求解方程获得船舶姿态。然后根据气囊高度计算出气囊对船体的支持力,并换算为作用于船底板格上均布力,按照刚性板理论,用式(16)计算船底板的应力。
纵骨边横向应力近似公式:
(16)
式中P为气囊作用在相应肋位的荷载;
L为气囊长度;
Z为肋板间距;
S为纵骨间距;
T为船底板厚。
计算结果与实测数据作比较(见表5-2),得出结论,气囊所受压力值与高度值成反比,即气囊所受到的压力最大的时其高度值最低,与实际情况相符合。而且从表中可以看出计算得到的气囊压力最大值略大于实测结果,这说明气囊计算程序还有少量的安全储备,利于施工安全。由于静水力计算时没有将惯性力的作用考虑在内,所以在船体重心越过船台端点时,转动惯性力会很大,静水力计算不能较好地描述船体此时所处姿态,但可以锁定气囊下水时比较危险的部位,以利于作业人员提前准备。
表5-2计算结果与实测数据作比较表
船名 |
中心位置 |
最大气囊压力 |
发生肋位 |
最大气囊压力 |
下水危险区域 |
相对误差 |
Fr |
Mpa |
|
Mpa |
Fr |
% |
|
实船1 |
81 |
0.187 |
103 |
0.177 |
90--100 |
-0.5 |
实船2 |
86 |
0.21 |
88 |
0.222 |
90--111 |
2.8 |
实船3 |
104 |
0.195 |
96 |
0.227 |
95--120 |
8 |
实船4 |
104 |
0.201 |
94 |
0.246 |
95--120 |
15.5 |
实船5 |
85 |
0.228 |
98 |
0.214 |
85--110 |
2.6 |