散货船下水计算书 Launching Calculation

1、Title:Launching CalculationDrawing No :DCS071525-RevisionScalePage:17 /24图纸履历 PLAN HISTORY日期DATE版本REVISION标记MARK说明DESCRIPTION设绘DSND审核CHKD审定APPD目 录Table of Contents1、下水计算汇总表Launching Calculation Summary List2、下水第一阶段计算Launching Calculation 1st Stage3、下水第二阶段计算Launching Calculation 2nd Stage4、下水第三阶段计算La

2、unching Calculation 3rd Stage5、下水曲线 Launching Curve6、润滑剂受力及下滑力计算 Force on Grease and Slipping Force Calculation.7、下水后稳性及全浮滑程估算 Evaluation of Slip Distance on Full Floating & Draft, Stability after Launching8、下水曲线分析Launching Curve Analysis附录 Appendix 计算结果汇总图表 The Table&Chart of Launching Calc

3、ulation下水布置简图 Slip-way Arrangement for Launching1、下水计算汇总表Launching Calculation Summary List序号No.项 目 Items1下 水 重 量 Launching Weight9545 t2滑 道 坡 度 Slip-way Inclination1: 203龙 骨 坡 度 Keel Inclination1: 204滑板有效宽度 Slip-plate Effective Width1.44m5滑 板 长 度 Slip-plate Length156.5m6下 水 水 位 Tidewater above Zero

4、 Point+1.4 m7艉垂线距离滑道末端Distance Between AP and Slip-way Aft End44.5m8艉浮滑程 Slip Distance at Aft Floating128.6m9艉浮时首支点反力 Bow Support Force at Aft Floating1750.74 t10艉浮时首支点距离滑道末端Distance Between Support Force and Slip-way End at Aft Floating88.1 m11润滑层平均压力: 在船台上: Average Force on Lubricant: on Slipway 艉

5、浮时: at Aft Floating21.62 t/m2121.58 t/m212全 浮 滑 程 Slip Distance When Full Floating149.39 m13艉 弯 现 象（或称仰倾现象） Aft Bend无No14下 落 距 离 Bow Falling Distance无No15下水后吃水估算值T首Evaluated Draft after Launching TF T尾 TA0.579m4.147m16下水初稳性高度估算值 Evaluated Stability after Launching16.62m安全下水要点建议：1) 下水时水位应该不低于 0.73m(船

6、艏垂线距滑道与水面交点距离应不大于 199.5m)；2) 润滑层的摩擦系数 0.010.025，其许可平均压力应大于21.62 t/m2(2.162 kgf/cm2)；3) 船脱离滑道以后，如果采用制动锚链以节制船的滑行速度，估算的冲程约为420m(假设制动锚链直径60mm 长度为220m)，故下水时水域长度应不小于570m (水面标高为1.4时，从艉垂线量起)； 4) 滑板承受静压：P11=9745/(2×156.5×1.5)=20.76 t/m2(2.076 kgf/cm2)5) 滑板承受动压：P11=1750.74/(2×6×1.5)=97.3 t

7、/m2 (假设艏部下水横梁宽度为6m)下水时艏楞处滑板的最小宽度需根据滑板的安全承压力进行验算。2、下水第一阶段计算Launching Calculation 1st Stage2.1船舶主要参数 Main Particulars 总 长 Loa 179.88m 两柱间长 Lpp 172 m 型 宽 B 28.80m 型 深 D 14.60m设计吃水 9.83m结构吃水 10.30m满载排水量 43723 T载重量 35000 T空船浮态：艉吃水TA 4.147m， 艏吃水TF 0.579m2.2船台布置、船舶在船台位置及初始吃水情况 船台滑道坡度 1: 20 (2.862°) 船台

8、滑道布置 2条 滑道末端至首楞距离 216.8m 滑道末端标高 -1.6m 下水水位高度 +1.4 m 摩擦系数(假定) 0.025 滑道宽度 1.50m 涂脂受压有效宽度 1.44m 滑板长度(假定) 156.5m 滑板前端距滑道末端距离 216.4m 船体龙骨坡度 1: 20 船体基线距滑道面 0.75m 船舶首尾的初始水位 船首底水位(艏垂线处) TF0 -(216.8×SIN-3+0.75×COS)=8.58m 初始首楞水位 TFB = TF0 初始船尾底水位 TA0 = TF0 172×SIN=0.99(m)2.3下水重量重心计算下水重量 9545t 重

9、心垂向位置 Zg 10.2m A. BL 重心纵向位置 Xg -7.05 m F. Amidship (舯后)重力对首楞力矩 Mg= 9545×( 86+7.05)= 888162.3 (T.m) 本计算书中的符号规定：T0艏楞吃水 Draft at fore end beamTF0初始艏吃水Initial Draft at Fore PerpendicularTA0初始艉吃水Initial Draft at Aft PerpendicularTF艏吃水Draft at Fore PerpendicularTA艉吃水Draft at Aft PerpendicularS假定滑程 Su

10、pposed Slipping Distancea龙骨坡度 Keel InclinationFv 浮力 BuoyancyDc下水重量 Launching WeightXg重心纵向位置 Gravity Center Longitudinal PositionLc浮心纵向位置 Buoyancy Center Longitudinal PositionMa下沉力矩即重力对首楞力矩Weight Moment to Fore End BeamMb起浮力矩即浮力对首楞力矩Buoyancy Moment to Fore End BeamM1浮力对滑道末端力矩Buoyancy Moment to Slip-w

11、ay EndM2重力对滑道末端力矩 Weight Moment to Slip-way End 入水船体排水体积 Displacement of the Subsea Hull3、下水第二阶段计算(或称艉浮计算) Launching Calculation 2nd Stage 3.1 浮力及起浮力矩计算：假设此阶段的计算滑程，根据不同滑程计算不同首尾吃水及相应的排水量和起浮力矩。假定滑程 S=70m, S=100m, S=110m140m 船舶滑行距离S米以后的有关计算公式：艏吃水 TF = TF0S / 20艉吃水 TA = TA0S / 20重心至滑道末端的距离 SG=S-123.75 (

12、沿轨道方向)浮心至首支点距离 lC=86-Xc 如图2.1所示，船尾开始进入水中后，浮力V作用于浮心C。若设下水重量为Dc，浮力V及反力R距艏柱支点A的距离分别用LG、Lc及LR表示，船之垂线间长度L，在此阶段可写成如下两个平衡方程式：(2.1)在上式中已知Dc、LG，V、Lc可通过Bonjean曲线求得，由此方程可以求出反力R及其作用距离LR。图3.1 下水受力示意图通过Bonjean曲线计算，根据不同位置的吃水可以求出浮力V及浮心位置C，当行程逐渐增大达某一值时满足，船尾开始上浮，设下沉力矩， 起浮力矩，滑道坡度取1/20，下水重量为9545 T，重心Xg=-7.05m，重心作用力臂93.

13、05m，可以得到下沉力矩Ma=9545×93.05= 888162.3 T.m，不同艉吃水Tw对应的反力和起浮力矩计算结果如下表所示：艉吃水Tw(m)入水体积v(m3)浮心坐标Xc(m)起浮力矩Mb(T.m)反力R(T)反力力臂LR(m)3.51122.66-47.53153501.38395.4087.553661.19-36.88460682.15795.9473.85.50 4846.60-33.69594011.44582.0964.25.755434.19-31.72655038.23980.3958.65.85578.23-31.45670889.83832.8956.7

14、5.855722.99-31.20686843.43684.6654.65.90 5868.54-30.97702923.93535.6252.45.95 6014.40-30.75719053.43386.2649.966160.40-30.55735208.23236.7547.36.056365.63-30.03756321.63026.6043.66.16761.75-29.90802460.52620.9732.76.156895.06-29.60816197.12484.4629.06.176943.57-29.488210532434.7927.66.186967.85-29.4

15、1823482.82409.9226.86.196992.14-29.35825912.62385.0526.16.27016.42-29.29828342.42360.1925.36.47505.53-29.35877439.21859.345.86.437579.67-28.018849241783.421.86.447604.52-27.96887442.81757.970.46.457629.38-27.92889961.81732.51-1.06.57817.83-27.38907675.31539.54-12.7可以看出：当艉吃水Tw=6.44m时 Mb=887442.826 T.

16、m<Ma=888162.3 T.m；当艉吃水Tw=6.45m 时 Mb=889961.819 T.m >Ma=888162.3 T.m；由此船舶开始起浮时的艉吃水应在6.44m6.45m之间，通过内差法（或图解法）求得船舶开始起浮时参数。3.2 绘制艉浮下水曲线：根据计算的浮力及起浮力矩结果可以绘制第二阶段下水曲线，如下图所示：图3.2 艉浮下水曲线图由船舶静力学下水曲线可以知道，在滑程S=128.59 m 处船尾开始上浮(艉浮)，上浮时艏支点反力(重力与浮力差值)为1750.74t，滑程128.59即为艉浮滑程，此时艉吃水Tw=6.443m，艏垂线距离滑道末端88.21m，浮力对

17、首楞力矩(起浮力矩Mb)等于重力对首楞力矩。但由于船之旋转惯性，船尾上浮时间有可能较迟，另一方面船尾突然冲入水中，由于水之动力作用使浮力增加，船尾上浮也有可能提前。对下水过程中的动力影响尚未考虑，按常规，静力学计算的结论已可作为参考。各滑程对应的艏艉吃水、浮力、起浮力矩、重力对滑道末端力矩、浮力对滑道末端力矩等计算结果见附表。从计算结果可知：当船之重心G经过滑道后端以后，在艉浮前重力对滑道后端的力矩Dc×SG均小于浮力对滑道后端的力矩v×Sc，所以下水过程不会发生仰倾现象(或称艉弯现象 Aft Bend)。3.3 滑道压力分布计算：建立船舶下水分析计算模型，为了把问题简化起

18、见，假设滑道上的压力按照直线定律分布； 3.3.1 下水第一阶段：设滑板与船体接触长度为ls，自滑板前端到反力R作用点的距离为lR，滑板前端到重心G的距离为lG，在下水第一阶段lR=lG，由于船的重心纵向位置总在船舯附近，因此1/3ls<lR<2/3ls压力服从梯形分布。滑道有两条，每条宽度为b，接触长度为ls，前端处滑道所受压力为pf(t/m2)，后端滑道所受压力为pa(t/m2)，由力和力矩平衡可以得到以下公式：求解可得：(式7.1)3.3.2 下水第二阶段(尾部产生浮力后)： a) 当1/3ls<lR<2/3ls时，压力作梯形分布，可以得到： (式7.2)b) 当

19、2/3ls<lR<ls时，反力作用在2ls/3之外，此时有效接触长度为3(ls-lR)，压力作三角形分布，可以得到： (式7.3)c) 当0<lR<ls/3时，压力作反三角形分布，可以得到：(式7.4)计算结果如下表所示：艉吃水TW滑程(m)支点距离滑道末端反力力臂LR(m)接触长度LS(m)滑板艏段压力Pf(T/m2)滑板后端压力Pa(T/m2)受力分布形态0.01 0216.8093.05 156.509.16 33.19 梯形分布0.26 5211.8093.05 156.509.16 33.19 梯形分布3.569.73 147.0787.51 146.898.

20、45 31.24 梯形分布599.73 117.0773.76 116.933.71 30.72 梯形分布5.5109.73 107.0764.20 106.945.92 23.83 梯形分布5.75114.73 102.0758.57 101.957.50 19.62 梯形分布5.8115.73 101.0756.69 100.958.32 18.05 梯形分布5.85116.73 100.0754.64 99.959.22 16.38 梯形分布5.9117.73 99.0752.39 98.9510.21 14.60 梯形分布5.95118.73 98.0749.94 97.9511.30

21、 12.71 梯形分布6119.73 97.0747.26 96.9512.47 10.72 梯形分布6.05120.73 96.0743.56 95.9613.98 7.93 梯形分布6.1121.73 95.0732.70 94.9618.53 0.63 梯形分布6.15122.73 94.0728.97 93.9619.85 0.00 三角形分布6.17123.13 93.6727.56 93.5620.45 0.00 三角形分布6.18123.33 93.4726.84 93.3620.79 0.00 三角形分布6.19123.53 93.2726.10 93.1621.15 0.00

22、 三角形分布6.2123.73 93.0725.35 92.9621.56 0.00 三角形分布6.4127.73 89.075.77 88.9674.63 0.00 三角形分布6.43128.33 88.471.82 88.36206.41 0.00 三角形分布6.44128.53 88.270.41 88.16203.47 0.00 三角形分布其压力分布曲线如下图所示：图3.3 滑道压力曲线图具体的计算过程及压力分布示意图如下：1) 当艏柱距离滑道末端211.8m即滑程5m时，艉吃水Tw为0.26m，即船舶刚入水时lR=lG=93.05m，滑板和船体接触长度ls=156.5m，压力作梯形分

23、布，由(式7.1)可得：艏支点处滑道所受压力Pf=9.16 t/m2 滑板后端滑道所受压力Pa=33.19 t/m2 ；2)当艏柱距离滑道末端147.07m即滑程69.73m时，艉吃水Tw为3.5m，lR=87.51m，滑板和船体接触长度ls=146.9m，压力作梯形分布，由(式7.1)可得：艏支点处滑道所受压力Pf=8.45 t/m2 滑板后端滑道所受压力Pa=31.24 t/m2 ；3) 当艏柱距离滑道末端117.07m即滑程99.73m时，艉吃水Tw为5m，lR=73.97m，滑板和船体接触长度ls=116.9m，压力作梯形分布，由(式7.1)可得：艏支点处滑道所受压力Pf=3.71 t

24、/m2 滑板后端滑道所受压力Pa=30.72 t/m2 ；4) 当艏柱距离滑道末端107.07m即滑程109.73m时，艉吃水Tw为5.5m，lR=64.2m，滑板和船体接触长度ls=106.9m，压力作梯形分布，由(式7.1)可得：艏支点处滑道所受压力Pf=5.92 t/m2 滑板后端滑道所受压力Pa=23.83 t/m2 ；5) 当艏柱距离滑道末端97.07m即滑程119.73m时，艉吃水Tw为6.0m，lR=47.26m，滑板和船体接触长度ls=96.95m，压力作梯形分布，由(式7.1)可得：艏支点处滑道所受压力Pf=12.47 t/m2 滑板后端滑道所受压力Pa=10.72 t/m2

25、 ；6) 当艏柱距离滑道末端94.07m即滑程122.73m时，艉吃水Tw为6.15m，lR=28.97m，滑板和船体接触长度ls=93.96m，压力作三角形分布，其有效长度为 由(式7.1)可得：艏支点处滑道所受压力Pf=19.85 t/m2 滑板后端滑道所受压力Pa=0 t/m2 ；7) 当艏柱距离滑道末端88.27m即滑程128.53m时，艉吃水Tw为6.44m，lR=0.41m，滑板和船体接触长度ls=88.16m，压力作三角形分布，由(式7.1)可得：艏支点处滑道所受压力Pf=203.5 t/m2 滑板后端滑道所受压力Pa=0 t/m2 ；8) 当艏柱距离滑道末端88.21m即滑程1

26、28.59m时，艉吃水Tw6.443m时，起浮力矩Mb等于Ma(重力对艏支点力矩)，船尾已经开始上浮(艉浮)，此时滑程即为128.59m，此时船舶重心G距离滑道末端5.38m。从计算结果看出船舶重心G经过滑道后端以后，在艉浮前重力对滑道后端的力矩Dc×SG均小于浮力对滑道后端的力矩v×Sc，所以下水过程不会发生仰倾现象(或称艉弯现象 Aft Bend)。艉浮时支点反力 : 1750.74 t 首楞有效长度取 l = 6.0 (m)艉浮时首楞平均受力 P2= 1750.74 / ( 2.88×6.0) = 101.32 (t/m2) 4、下水第三阶段计算Launch

27、ing Calculation 3rd Stage此阶段自船尾上浮到船自由浮起为止，本阶段船尾上浮以后船舶将沿着滑道运动，仅有首楞与滑道接触，以首楞为支点、船舶的龙骨坡度随滑程变动而改变，而浮力对首楞的力矩等于重量对首楞的力矩，龙骨坡度逐渐减小，这种状态一直要持续到浮力等于重力、浮力对首楞力矩等于重力对首楞力矩且浮心纵向位置等于重心纵向位置时，船舶开始全浮，此时滑程即为全浮滑程，此后船舶将离开滑道，船体自身调整浮态，最终平衡在艉吃水TA 4.147m，艏吃水TF0.579m的浮态。假设此阶段的计算滑程和龙骨坡度为：行程S时，艏支点吃水TF = TF0S / 20 式中(TF0=0.99 m)(

28、1) S=150.00m S=160m S=180m S=200.00m (2) 龙骨坡度: =0.04 0.03 0.01计算结果如下表所示：行程(m)艉吃水TW入水体积v(m3)浮心坐标Xc(m)起浮力矩Mb(T.m)反力R(T)浮力Fv(T)重心距离滑道末端支点距离滑道末端1506.460 10514.3 -16.9 1107601.3 -1221.6 10766.6-26.76 66.80 5.407 9890.2 -11.7 989384.7 -582.5 10127.54.355 9198.5 -5.3 860267.1 125.7 9419.33.302 8483.4 0.2 7

29、44936.2 858.0 86871606.860 12176.6 -14.5 1253130.7 -2923.8 12468.8-36.75 56.80 5.707 11023.6 -10.0 1083524.7 -1743.2 11288.24.555 10157.7 -5.0 946012.9 -856.5 10401.53.402 8871.2 0.4 777159.5 460.9 9084.11807.660 15498.7 -11.5 1547854.2 -6325.7 15870.7-56.73 36.80 6.307 13374.1 -8.3 1291642.5 -4150.

30、1 13695.14.955 11472.4 -4.5 1063268.5 -2202.7 11747.73.602 9785.1 1.7 844258.9 -475.0 100205 下水曲线Launching Curve： 根据以上计算结果绘制成对应的下水曲线，如下图所示：图5.1 全浮下水曲线图由曲线可知 当滑程S=149.4m 时，Dc=Fv，船舶开始全浮，此时艏支点距离滑道末端67.41m，这表明首楞离开滑道末端以前，船已全部浮起，因此不会发生船首下落现象。6、滑剂受力及下滑力计算 Calculation of force on grease and slipping force6.

31、1在船台上的受力计算 下水重量 Dc = 9545 (t) 下水架重量 G1 = 200 (t) 假定值 滑板有效宽度 b = 1.44×2 = 2.88 (m) 滑板长度 L = 156.5 (m) 假定值 船台平均受力:P1 = (Dc+G1)/(b×L) =(9545+200)/( 2.88×156.5) = 21.62 (t/m2)6.2艉浮时支点反力: 1750.74 t 首楞有效长度取 l = 6.0 (m)艉浮时首楞平均受力 P2= 1750.74 / ( 2.88×6.0) = 101.32 (t/m2)6.3船舶在滑道上的下滑力计算: 船舶沿滑道方向滑动的下滑力为: (G+G1)×Sina= 486.6 船舶沿滑道方向滑动的摩擦力为:f×(G+G1)×Cosa