船舶气囊下水的力学计算及工艺优化

摘要

纵观世界工业的发展趋势，从批量流水定型生产方式向适应多元变型的柔性生产方式转变已成定局；再看我国船舶行业的发展，沿海和内河中小型船厂造船模式的改造已迫在眉睫。一种极为灵活的修造船企业模式正在悄悄地取代传统的修造船企业模式而引起造船生产组织的一场变革，而气囊下水正是在这场变革中应运而生的高适应能力的“柔性下水技术”。 目前，船用气囊下水工艺技术已非常成熟，两项船用气囊标准：《船舶上排、下水用气囊》CB3795-1996和《船舶用气囊上排、下水工艺要求》CB3837-1998的颁布，更是为船用气囊下水工艺提供了理论依据。但随着采用气囊下水船舶尺度的增大，下水过程中的不确定因素增加，船用气囊下水的风险也随之增大，因此要解决下水安全问题这一发展瓶颈，就必须不断提高气囊的承载能力和制定更加合理的下水方案。为此，本文围绕气囊的力学计算和下水工艺方案的制定展开讨论，并对现有气囊技术水平下的下水船重界限做出预估，以期达到提高气囊的下水能力，增加这种柔性下水方式的经济性和安全性的目的。 本文首先以自由状态下气囊受压前后主应力变化为依据，讨论内压的变化规律，研究单个气囊的技术参数和各参数间的相互关系，并采用有限元方法对气囊的强度理论研究进行了初探，为后续下水计算做准备。 其次，讨论气囊下水工艺两个阶段的实际操作和技术要求，研究气囊下水第二阶段船体的运动和受力情况，并分别采用传统静力学方法和改进后的弹性计算方法，解决尾浮时艏部气囊的超负荷承压的计算。 再次，是本文的重点：在前两章研究的基础上，以15 800t散货船实船为例，设计不同的下水工艺方案，并从安全性、经济性、合理性三个方面对不同方案进行比较，进行方案选优。 最后，总结本文研究的主要结论，提出研究中存在的不足之处，并指出进一步研究的发展方向。

目录

文摘

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声明

第1章绪论

1.1气囊下水工艺的发展历史与应用现状

1.1.1气囊下水工艺的发展历史

1.1.2气囊下水工艺的应用现状

1.2气囊下水工艺目前的发展瓶颈和研究局限性

1.2.1气囊下水工艺目前的发展瓶颈

1.2.2气囊下水工艺研究的局限性

1.3论文的研究内容和目的

1.3.1论文的研究内容

1.3.2论文的研究目的

1.3.3论文的课题支撑

第2章船用下水气囊的型式、技术分析和气囊强度理论的有限元分析

2.1船用下水气囊的定义、型式、规格与标记

2.1.1船用下水气囊的定义

2.1.2船用下水气囊的型式

2.1.3船用下水气囊的规格

2.2气囊的质量

2.2.1气囊的材料

2.2.2气囊的结构

2.2.3气囊的生产控制

2.3气囊受压模型的建立

2.3.1自由状态下主应力

2.3.2压扁状态下的主应力

2.3.3压缩前后内压变化理论规律

2.3.4压缩前后内压变化实际规律

2.4单个气囊的技术分析

2.4.1气囊的直径和工作高度

2.4.2气囊的工作压力及压力范围的划分

2.4.3气囊承载能力的计算

2.4.4单个气囊各技术参数之间的关系

2.5气囊强度理论有限元分析的初探

2.5.1气囊的爆破压力

2.5.2气囊强度理论的有限元分析

2.6本章小结

第3章船舶气囊下水的工艺过程及下水各阶段的运动受力分析

3.1气囊下水第一阶段工艺过程和技术要求

3.1.1下水船舶

3.1.2船舶的抬起、落墩和拆墩

3.1.3滚动气囊的布设要求

3.1.4移船工艺过程及相关因素的技术要求

3.2气囊下水第二阶段船舶运动受力分析

3.2.1从船体接触水面到艉浮开始

3.2.2从艉浮开始到船体自由浮起

3.2.3船体全浮至船体停止运动

3.3尾浮时艏部气囊超负荷承压的计算

3.3.1传统静力学的计算方法

3.3.2改进后的弹性计算方法

3.3.3鉴于尾浮时超载的气囊选用

3.4本章小结

第4章气囊下水过程的工艺优化

4.1实船主要量度及船厂下水设施简介

4.1.1实船的主要量度

4.1.2船厂下水设施简介

4.2下水方案一

4.2.1气囊技术参数的选定

4.2.2起重气囊和首支点的选取

4.2.3滚动气囊的布设数量、间距和绞车牵引力

4.2.4气囊下水计算表

4.2.4下水实际工艺过程

4.3下水方案二

4.3.1气囊技术参数的选用

4.3.2起重气囊和首支点的选取

4.3.3滚动气囊的布设数量和间距

4.3.4气囊下水计算表

4.3.4下水实际工艺过程

4.4下水方案三

4.4.1气囊技术参数的选用

4.4.2起重气囊和首支点的选取

4.4.3滚动气囊的数量和布设间距

4.4.4气囊下水计算表

4.4.5下水实际工艺过程

4.5三种方案的比较选优

4.5.1经济性

4.5.2合理性

4.5.3安全性

4.6本章小结

第5章总结与展望

5.1工作总结和创新点

5.1.1工作总结

5.1.2创新点

5.2本文存在的问题

5.3展望

参考文献

致谢

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