船舶下水计算.ppt

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1、第六章第六章 船舶下水计算船舶下水计算 6-1 6-1 概概 述述 6-2 6-2 下水阶段的划分下水阶段的划分 6-3 6-3 下水曲线计算下水曲线计算 6-4 6-4 滑道压力的计算滑道压力的计算 6-1 6-1 概概 述述一、下水定义一、下水定义 船舶在船台上或船坞内建造到一定程度后便可下水，船舶在船台上或船坞内建造到一定程度后便可下水，即将原在船台上或船坞内呈支撑状态的船进入水中呈漂浮即将原在船台上或船坞内呈支撑状态的船进入水中呈漂浮状态。状态。二、二、下水方式下水方式 1 1、起重机吊、起重机吊：小船造好后可以用起重机把它吊：小船造好后可以用起重机把它吊到水中到水中 2 2、造船坞下

2、水、造船坞下水：船在船坞内建造，造好后向船坞内放：船在船坞内建造，造好后向船坞内放 水使船浮起再拖到船坞外的水域中。造船坞是目前解决大水使船浮起再拖到船坞外的水域中。造船坞是目前解决大型船舶建造和下水的较好设施，适合于水位落差不大的地型船舶建造和下水的较好设施，适合于水位落差不大的地区（如沿海）。区（如沿海）。3 3、船台重力下水、船台重力下水：即船舶在本身重力的作用下沿船：即船舶在本身重力的作用下沿船台倾斜滑道滑入水中，是常用的下水方法。主要包括纵向台倾斜滑道滑入水中，是常用的下水方法。主要包括纵向下水和横向下水两种。下水和横向下水两种。（1 1）纵向下水）纵向下水：船体的中纵剖面平行于滑道

3、运动。：船体的中纵剖面平行于滑道运动。如川东厂的纵向楔形小车。如川东厂的纵向楔形小车。（2 2）横向下水）横向下水：船体的中横剖面平行于滑道运动。如：船体的中横剖面平行于滑道运动。如东风厂的横向梳式滑道下水。东风厂的横向梳式滑道下水。鉴于我国各主要船厂普遍采用纵向下水方式，故在本鉴于我国各主要船厂普遍采用纵向下水方式，故在本章中只限于讨论船舶纵向下水的计算。章中只限于讨论船舶纵向下水的计算。滑道通常采用两条，其中心线之间的距离约为船宽的滑道通常采用两条，其中心线之间的距离约为船宽的 。滑道坡度。滑道坡度一般取为一般取为 ，其具体数值视船的大小而定：，其具体数值视船的大小而定：三、纵向下水布置概

4、述三、纵向下水布置概述 1、下水设备、下水设备 （1）固定部分）固定部分：固定部分由木方铺成，称为滑道。：固定部分由木方铺成，称为滑道。小型船舶（船长小型船舶（船长100m以下）：以下）：=中型船舶（船长中型船舶（船长100m200m）：）：=大型船舶（船长大型船舶（船长200m以上）：以上）：=大船的滑道坡度一般较小，以免船首部分离地过高，影大船的滑道坡度一般较小，以免船首部分离地过高，影响施工，船的龙骨坡度响施工，船的龙骨坡度与滑道坡度与滑道坡度大体相同，有时大体相同，有时较较约小约小。（2 2）运动部分）运动部分 运动部分在下水过程中与船舶一起滑入水中，称为运动部分在下水过程中与船舶一起

5、滑入水中，称为下下水架。水架。下水架的底板称为滑板，在滑板与滑道之间敷有润下水架的底板称为滑板，在滑板与滑道之间敷有润滑油脂，使滑板易于滑动。滑油脂，使滑板易于滑动。下水架的两端比较坚固，以支持船体首尾两端的尖下水架的两端比较坚固，以支持船体首尾两端的尖削部分，分别称为前支架及后支架。削部分，分别称为前支架及后支架。下水架的长度约为船长的下水架的长度约为船长的80%80%，船体首尾两端各有，船体首尾两端各有10%10%左右的长度悬空于下水架之外。左右的长度悬空于下水架之外。滑板的支承总面积滑板的支承总面积 （：下水时总重量；：下水时总重量；P P：润滑油脂的许可平均压力）：润滑油脂的许可平均压

6、力）滑板宽度滑板宽度 （l l：下水架长度；：下水架长度；n n：滑道数目）：滑道数目）（3 3）辅助设备）辅助设备 套牢装置：防止船在开始下水之前滑板可能滑动套牢装置：防止船在开始下水之前滑板可能滑动 导向挡板：防止船在下水过程中滑板发生偏斜导向挡板：防止船在下水过程中滑板发生偏斜 制动装置：使船在下水后能迅速停止于预定位置制动装置：使船在下水后能迅速停止于预定位置 驱动装置：使船在开始下水时能迅速滑动驱动装置：使船在开始下水时能迅速滑动 6-2 6-2 下水阶段划分下水阶段划分一、第一阶段一、第一阶段 （1 1）自船舶开始下滑至船体尾端接触水面为止。）自船舶开始下滑至船体尾端接触水面为止。

7、（2 2）运动特点：平行于滑道运动。）运动特点：平行于滑道运动。（3 3）受力分析：）受力分析：下水重量：其中包括船体重量及下水架重量。重下水重量：其中包括船体重量及下水架重量。重力力 沿滑道方向的分力沿滑道方向的分力 即为下滑力，垂直于滑即为下滑力，垂直于滑道的分力为道的分力为 （正压力），如图（正压力），如图6-26-2所示。所示。滑道的反作用力滑道的反作用力R=，R与与 在同一作用线上，两者大小相等方向相反。在同一作用线上，两者大小相等方向相反。摩擦力摩擦力 ，f f为摩擦系数，其数值与润滑油脂的为摩擦系数，其数值与润滑油脂的性质及温度有关。性质及温度有关。f f又分为静摩擦系数又分为静

8、摩擦系数 （船在开始滑动时）（船在开始滑动时）和动摩擦系数和动摩擦系数 （船在滑道上运动时），通常（船在滑道上运动时），通常f f的数值为：的数值为：滑动条件滑动条件 船舶在本身重力作用下沿滑道滑动的条件是：船舶在本身重力作用下沿滑道滑动的条件是：或或 （6-16-1）二、第二阶段二、第二阶段 （1 1）自船体尾端接触水面至船尾开始上浮为止。）自船体尾端接触水面至船尾开始上浮为止。（2 2）运动特点：船的运动仍平行于滑道。）运动特点：船的运动仍平行于滑道。（3 3）受力分析：作用力有：）受力分析：作用力有：船体下水重量船体下水重量 ；浮力浮力 （其中（其中 为船舶入水部分的为船舶入水部分的排水

9、体积）；排水体积）；滑道的反作用力滑道的反作用力R 。设下水重量。设下水重量 、浮力、浮力 及反作用力及反作用力R的作用点至前支架端点的距离分别为的作用点至前支架端点的距离分别为 、（见图（见图6-3 3）则在该阶段中力及力矩的平衡方程式为：则在该阶段中力及力矩的平衡方程式为：（6-26-2）7 反作用力：反作用力距前支点的距离：尾下落尾下落 当船的重心当船的重心G G已在底滑道末端之后，而船尾尚未浮已在底滑道末端之后，而船尾尚未浮起起 条件：条件：发生尾下落（见图发生尾下落（见图6-46-4）不发生尾下落不发生尾下落 避免措施避免措施 增加滑道水下部分的长度；增加滑道水下部分的长度；在船首部

10、分加压载重量，使重心在船首部分加压载重量，使重心G G向船首移动，减小重量对滑道向船首移动，减小重量对滑道末端的力矩；末端的力矩；增加滑道坡度增加滑道坡度 ；等待潮水更高时下水。这相当于增加滑道水下部分的长度等待潮水更高时下水。这相当于增加滑道水下部分的长度三、第三阶段三、第三阶段 （1 1）自船尾开始上浮至下水架滑板前端离开滑道为止）自船尾开始上浮至下水架滑板前端离开滑道为止 （2 2）运动特点：船舶不再沿平行于滑道的方向移动，下水架的滑板）运动特点：船舶不再沿平行于滑道的方向移动，下水架的滑板只有前支点与滑道相接触。只有前支点与滑道相接触。（3 3）上浮条件：当船尾开始上浮时，下水架滑板前

11、端成为支点，因）上浮条件：当船尾开始上浮时，下水架滑板前端成为支点，因而船尾开始上浮的条件必然是：而船尾开始上浮的条件必然是：（4 4）受力特点：）受力特点：（6-36-3）（见图）（见图6-56-5）R上浮条件（5 5）不利情况：）不利情况：滑道反力滑道反力R R集中作用于下水架前支点处，可能损坏下集中作用于下水架前支点处，可能损坏下水设备及船体结构；水设备及船体结构；当船舶绕前支点转动时，首柱底部可能撞击船台，损当船舶绕前支点转动时，首柱底部可能撞击船台，损坏船首结构和船台。坏船首结构和船台。（6 6）避免方法：）避免方法：加强前支架处的结构，并使反力平均作用于前支架之加强前支架处的结构，

12、并使反力平均作用于前支架之全体；全体；取消前支架，在滑板与船体之间的相当长度内只需填取消前支架，在滑板与船体之间的相当长度内只需填入普通楞木，这些楞木随船体及滑板一起下水；入普通楞木，这些楞木随船体及滑板一起下水；在船尾上浮处的前支架下方的滑道结构给予适当加强在船尾上浮处的前支架下方的滑道结构给予适当加强 两滑道后端的中间挖一凹槽，以免船首底部碰触船台两滑道后端的中间挖一凹槽，以免船首底部碰触船台四、第四阶段四、第四阶段 （1 1）自下水架前支点离开船台滑道至船舶停止运动为止）自下水架前支点离开船台滑道至船舶停止运动为止 （2 2）运动情况：）运动情况：船已完全浮起；船已完全浮起；船舶的下水重

13、量仍大于浮力，则将发生船首下落现船舶的下水重量仍大于浮力，则将发生船首下落现象，下水重量与浮力之差称为下落重量。象，下水重量与浮力之差称为下落重量。（3 3）下落高度）下落高度t:t:前支架离开滑道末端时的水线与船在自前支架离开滑道末端时的水线与船在自由浮起时首吃水之差。由浮起时首吃水之差。（4 4）首沉深度）首沉深度t t 当船首下落至静止水线时，因有惯性作用，船首将继当船首下落至静止水线时，因有惯性作用，船首将继续下沉，在首垂线处下沉的最深水线与静止水线之距离续下沉，在首垂线处下沉的最深水线与静止水线之距离t t称为首沉深度，通常称为首沉深度，通常t t=1.1t=1.1t。（5 5）避免

14、措施：）避免措施：增加滑道入水部分的长度；增加滑道入水部分的长度；等待潮水更高时下水；等待潮水更高时下水；中心凹槽；中心凹槽；在滑道末端增加河床深度。在滑道末端增加河床深度。（6 6）下水船舶在离开滑道之后，由于惯性作用将继续向前）下水船舶在离开滑道之后，由于惯性作用将继续向前滑动，故应采取适当措施使船停止运动。滑动，故应采取适当措施使船停止运动。抛锚；抛锚；制动；制动；在舵的后面绑一块横向木板。在舵的后面绑一块横向木板。6-3-3 下水曲线计算下水曲线计算一、下水曲线图一、下水曲线图 （1 1）组成（见图）组成（见图6-86-8）下水重量下水重量 =常数（水平直线）；常数（水平直线）；浮力浮

15、力 （曲线）；（曲线）；下水重量对于滑道末端的力矩下水重量对于滑道末端的力矩 （倾斜直线）；（倾斜直线）；浮力对于滑道末端的力矩浮力对于滑道末端的力矩 （曲线）；（曲线）；下水重量对于下水架前支点的力矩下水重量对于下水架前支点的力矩 常数（水平直线）；常数（水平直线）；浮力浮力对于下水架前支点的力矩对于下水架前支点的力矩 （曲线）。（曲线）。1623451、2阶段3、4阶段R （2 2）特点）特点 下水重量下水重量 与浮力与浮力曲线之差即为船在不同行程曲线之差即为船在不同行程时滑道的反力时滑道的反力R R。直线与直线与 曲线的交点（曲线的交点（A A点）表示船尾开始上点）表示船尾开始上浮，与之

16、相应的浮，与之相应的 表示船尾开始上浮时的行程数值。表示船尾开始上浮时的行程数值。若若 曲线位于曲线位于 曲线之上，则曲线之上，则 ，不发，不发生尾下落现象，反之，发生尾下落。生尾下落现象，反之，发生尾下落。当下水进入第三阶段后，其浮力随行程的变化规律当下水进入第三阶段后，其浮力随行程的变化规律与一、二阶段不同，设行程与一、二阶段不同，设行程 表示下水架前支点已离开滑表示下水架前支点已离开滑道末端，若道末端，若 ，则将发生首下落现象，其差数，则将发生首下落现象，其差数d d即为即为首下落重量。首下落重量。二、下水计算二、下水计算 （1 1）根据第二章中关于重量及重心计算的基本原理，尽）根据第二

17、章中关于重量及重心计算的基本原理，尽可能正确地计算下水重量及重心位置；可能正确地计算下水重量及重心位置；（2 2）绘制如图）绘制如图6-96-9所示的下水布置图，并注明有关尺寸；所示的下水布置图，并注明有关尺寸；（3 3）确定船舶滑行某一距离）确定船舶滑行某一距离x x时的首尾吃水；时的首尾吃水；（6-46-4）（L L为船舶垂线间长，为船舶垂线间长，为龙骨坡度，为龙骨坡度，为滑道坡度）为滑道坡度）根据上式可以把船在各不同行程根据上式可以把船在各不同行程 （例如：（例如：x=60mx=60m、80m80m、100m100m等）时的首尾吃水算出。等）时的首尾吃水算出。（4 4）在邦戎曲线图上画出

18、相当于上述不同行程）在邦戎曲线图上画出相当于上述不同行程x x时的水线，时的水线，然后用数值积分法算出每一水线下的浮力然后用数值积分法算出每一水线下的浮力及浮心纵向及浮心纵向位置，据此可求出位置，据此可求出 及及 ，也可得出不同行程，也可得出不同行程x x时的时的、数值。根据下水重量及重心位置，可算出数值。根据下水重量及重心位置，可算出 及及 。（5 5）绘制下水曲线图，由）绘制下水曲线图，由 确定船尾开始上浮的确定船尾开始上浮的位置位置 。（6 6）计算船尾上浮以后的浮力、绘制曲线（见图）计算船尾上浮以后的浮力、绘制曲线（见图6-116-11）先选定某一先选定某一 值值(),(),计算船舶在

19、前支点处的吃水；计算船舶在前支点处的吃水；假定若干个尾吃水，在邦戎曲线上画出这些水线，并量出假定若干个尾吃水，在邦戎曲线上画出这些水线，并量出各横剖面面积；各横剖面面积；应用数值积分法算出应用数值积分法算出、浮心位置、浮心位置、；以尾吃水为横坐标，绘制浮力以尾吃水为横坐标，绘制浮力曲线、曲线、曲线及曲线及 直直线；线；在在 处得对应尾吃水，对应的浮力处得对应尾吃水，对应的浮力也可查得；也可查得；同理假定另外几个同理假定另外几个x x值，可确定每个值，可确定每个x x下对应的下对应的；绘制下水曲线中绘制下水曲线中 阶段的浮力曲线。阶段的浮力曲线。（7 7）为了估计船在入水后的浮态及稳性，尚需计算

20、船舶下）为了估计船在入水后的浮态及稳性，尚需计算船舶下水后的首尾吃水及初稳性高。水后的首尾吃水及初稳性高。6-4 6-4 滑道压力计算滑道压力计算 为了保证船舶安全下水，还应对滑道压力进行为了保证船舶安全下水，还应对滑道压力进行计算，以便检验润滑油脂、滑道及前支架是否能承受该项计算，以便检验润滑油脂、滑道及前支架是否能承受该项压力。船舶在下水过程中，滑道上的受力情况是变化的，压力。船舶在下水过程中，滑道上的受力情况是变化的，故对压力计算也需分阶段进行。故对压力计算也需分阶段进行。一、下水第一阶段一、下水第一阶段 （1 1）受力：整个下水重量完全由滑道支承，滑道的）受力：整个下水重量完全由滑道支

21、承，滑道的反力反力R R等于下水重量等于下水重量 ，即，即 （6-56-5）（式中：（式中：为下水船舶重心为下水船舶重心G G至滑板前端的距离；至滑板前端的距离；为滑道为滑道反力反力R R的作用点至滑板前端的距离）的作用点至滑板前端的距离）（2 2）压力分布及大小）压力分布及大小 1设：滑道压力沿滑道长度按梯形分布设：滑道压力沿滑道长度按梯形分布（见图（见图6-12)6-12)，则，则 （6-7)6-7)（其中：（其中：b b为每条下水滑道的宽度，为每条下水滑道的宽度，、分别为滑板前端和分别为滑板前端和后端处滑道所受的压力）后端处滑道所受的压力）二、下水第二阶段二、下水第二阶段 （1 1）受力

22、：当下水进入第二阶段时，船体受到浮力的）受力：当下水进入第二阶段时，船体受到浮力的作用，这时滑道反力作用，这时滑道反力R R及其作用点至前支点的距离及其作用点至前支点的距离 可由下可由下式决定：式决定：(6-8)(6-8)（2 2）压力分布及大小：与）压力分布及大小：与R R的作用点的位置有关的作用点的位置有关 当反力当反力R R作用点位于滑道接触长度中央的作用点位于滑道接触长度中央的 的范围内的范围内（即（即 ）时，滑道压力为梯形分布）时，滑道压力为梯形分布(见图见图6-126-12），），则前端及后端滑道处所承受的压力为：则前端及后端滑道处所承受的压力为：(6-9)(6-9)与（与（6-7

23、6-7 ）一样）一样 当反力当反力R R的作用点至前支点的距离的作用点至前支点的距离 时，则滑道压力为时，则滑道压力为 三角形分布（见图三角形分布（见图6-136-13），前端及后端处滑道所承受的压），前端及后端处滑道所承受的压力为：力为：(6-10)(6-10)当反力当反力R R的作用点至前支点的距离的作用点至前支点的距离 时，因滑板与滑时，因滑板与滑道之间不能承受拉力，故两者之间的有效接触长度道之间不能承受拉力，故两者之间的有效接触长度滑道压力沿有效长度滑道压力沿有效长度 的分布如图的分布如图6-146-14所示，前端及后端处所示，前端及后端处滑道分别承受的压力：滑道分别承受的压力：(6-11)(6-11)把把6-76-7中的中的（4 4）当船尾开始上浮时，反力）当船尾开始上浮时，反力R R集中作用于滑板前端。设前集中作用于滑板前端。设前支架处平均受压的长度为支架处平均受压的长度为 ，则船尾上浮时该处滑道所受，则船尾上浮时该处滑道所受的压力的压力 (6-12)(6-12)三、滑道压力分布曲线（见图三、滑道压力分布曲线（见图6-156-15）从从P P1 1、P P2 2的变化，可以判断船体和滑道需加强的部位及的变化，可以判断船体和滑道需加强的部位及范围。范围。