【摘 要】
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船舶气囊下水是上世纪八十年代由我国首创的一种船舶下水方式,经过数十年的探索与发展,气囊下水技术日趋成熟,相较于传统船舶下水方式,气囊下水以其突出的经济性、环保性等优势,逐渐促进了一些中小型船舶企业由传统造船模式向更为灵活造船模式的转型,但气囊下水的安全性问题一直是船舶行业关注的重点。船舶气囊下水是利用柔性低压气囊变形后为船舶提供巨大支撑力在滚动过程中带动船舶入水的下水方式,整个过程中的安全性问题主
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船舶气囊下水是上世纪八十年代由我国首创的一种船舶下水方式,经过数十年的探索与发展,气囊下水技术日趋成熟,相较于传统船舶下水方式,气囊下水以其突出的经济性、环保性等优势,逐渐促进了一些中小型船舶企业由传统造船模式向更为灵活造船模式的转型,但气囊下水的安全性问题一直是船舶行业关注的重点。船舶气囊下水是利用柔性低压气囊变形后为船舶提供巨大支撑力在滚动过程中带动船舶入水的下水方式,整个过程中的安全性问题主要针对船舶与气囊。船舶作为一种动辄重达数千上万吨的庞大运输工具,设计建造过程中有时难以把握船重,容易导致下水时或航行中突发意外;气囊作为船舶下水的载体,力学特性尤为复杂,在整个运动过程中难以把握气囊的实时状态,这为气囊下水增添了风险。针对这两个影响安全性的问题,本文提出了一种基于Simscape建模的方式对下水气囊分两个阶段建模,分别为气囊静态起墩阶段与气囊动态滚动阶段。并基于课题组现有气囊下水气压监测关键设备搭建实验平台获取囊气压数据作为模型输入,分别对模型进行实验验证。其中,在静态起墩阶段,气囊承载船体全部的重量,达到静态平衡,船重在船台垂直方向的分力与气囊整体对船舶的支撑力互为作用力与反作用力,利用单个静态起墩气囊模型叠加可以求解船重。对气囊的建模不仅为气囊下水过程安全性把控提供了参考,也一定程度上丰富了气囊下水的理论研究。现将本文主要工作划分如下:（1）提出本文的研究背景及意义,对船舶气囊下水的发展历程及应用现状进行阐述,并基于现实存在的下水安全性问题提出针对气囊囊体建模以及利用气囊叠加模型求解船重的主要研究内容,目标是期望通过气囊模型验证掌握气囊的状态,提高下水安全性。（2）对气囊下水工艺以及建模环境Simscape进行详细介绍,概述船舶运动过程与技术指标,确认气囊下水过程中气囊随船舶在不同阶段的状态,为后期模型构建提供思路。（3）搭建基于物联网的船舶气囊下水气压监测实验平台,这是气囊模型输入数据的来源。对实验平台物联网系统各层涉及的关键技术与硬件设备进行介绍与选型组建,关键技术包括物联网技术、ZigBee传输、NB-IoT传输及设备云技术;硬件设备包括气压传感器、ZigBee协调器以及ZigBee/NB-IoT协议转换器。（4）对单个气囊的不同状态分别进行数学分析,通过理论计算求得气囊各参数之间的数学变化关系,并利用平台实验对气囊内压与变形之间的关系进行探讨。这一步是建模的数学基础。（5）利用Simlink对气囊不同状态分环节建模,并整合到Simscape,分别构建气囊静态起墩模型与动态滚动模型。再通过实验平台获取模型输入数据,对模型分别进行实验验证,得出气囊各阶段状态数据的变化,并由单个气囊静态起墩模型进行模型叠加与模型实验验证求解船重。（6）对全文内容进行总结,分析工作中还存在哪些不足仍需改善,提出后期展望。
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