船舶下水專利技術(shù)綜述

陳 勝

(國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局專利局專利審查協(xié)作湖北中心 湖北 武漢 430000)

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船舶下水專利技術(shù)綜述

陳 勝

(國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局專利局專利審查協(xié)作湖北中心 湖北 武漢 430000)

船舶下水是在船舶建造工程大部分完工之后，將船舶從建造船臺(tái)上移至水域的工藝建造過(guò)程，因此，這是船舶建造的一項(xiàng)重要組成部分。本文介紹了船舶下水的常用方法，研究了國(guó)內(nèi)船舶下水的專利申請(qǐng)情況，對(duì)船舶下水的主要技術(shù)分支進(jìn)行了分析，并對(duì)國(guó)內(nèi)各大企業(yè)在船舶下水技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展給出了相應(yīng)的建議。

船舶；下水；縱向；橫向；氣囊

一、引言

船舶下水是在船舶建造工程大部分完工之后，將船舶從建造船臺(tái)上移至水域的工藝建造過(guò)程，因此，這是船舶建造的一項(xiàng)重要組成部分。船舶下水過(guò)程是一個(gè)很復(fù)雜的動(dòng)力問(wèn)題，要考慮到有關(guān)船舶的浮性、穩(wěn)性、阻力、搖擺以及船舶強(qiáng)度等問(wèn)題，這就要牽涉到船舶靜力學(xué)與船舶動(dòng)力學(xué)。船舶下水具有一定的危險(xiǎn)性，如稍有疏忽，就會(huì)造成重大的損失。長(zhǎng)期以來(lái)，人們對(duì)船舶的下水作業(yè)十分重視，為此做了大量的研究工作，并制定了船舶下水的多種方法。

船舶下水方式的選用問(wèn)題屬于船廠設(shè)計(jì)規(guī)劃中有關(guān)造船工藝方案的核心問(wèn)題，在建廠前期的論證工作中就應(yīng)慎重地研究。下水方式一旦確定下來(lái)，下水設(shè)施也就隨之確定。而船舶下水前完工程度以及下水前后工藝階段的工藝及裝備也應(yīng)與其相適應(yīng)。

二、船舶下水專利總體分析

2003年之前船舶下水專利申請(qǐng)量不大且無(wú)明顯增長(zhǎng)勢(shì)頭。2003年之后，專利申請(qǐng)量增長(zhǎng)幅度較大，技術(shù)生長(zhǎng)呈上升趨勢(shì)，屬于技術(shù)發(fā)展期，2010年專利申請(qǐng)量達(dá)到頂峰。同時(shí)，在2003年之后，國(guó)外申請(qǐng)人也在中國(guó)申請(qǐng)船舶下水技術(shù)專利。

由于江蘇、山東、浙江、遼寧、廣東、上海等省市屬于沿海區(qū)域，大型船舶企業(yè)眾多，所以專利申請(qǐng)量比較突出，湖北也是沿江的造船大省，專利申請(qǐng)量也較大。

授權(quán)率是體現(xiàn)發(fā)明質(zhì)量的一個(gè)重要指標(biāo)，該領(lǐng)域的授權(quán)率較低，說(shuō)明該領(lǐng)域的專利質(zhì)量不是很高，技術(shù)不是很先進(jìn)。此外，2016年以后申請(qǐng)的專利授權(quán)率下降明顯，這是由于大量專利還處于審查階段，尚未授權(quán)。

各大企業(yè)在該領(lǐng)域發(fā)展較為均衡，各大船廠的專利申請(qǐng)量相差不大，老牌造船企業(yè)江南造船集團(tuán)、大連船舶重工、廣船國(guó)際和中船黃埔等都未占據(jù)明顯優(yōu)勢(shì)。

三、船舶下水專利技術(shù)發(fā)展

船舶下水方法有很多種，漂墩法是一種最原始的下水方式，多用于季節(jié)水位落差較大的內(nèi)河地方小型船廠。吊運(yùn)法用于小型船舶下水，此法的優(yōu)點(diǎn)在于船舶下水前完工程度很高，造船質(zhì)量能得到保證，下水十分簡(jiǎn)捷，同時(shí)非常安全，但適應(yīng)性差，而且要擁有足以運(yùn)載和吊放這種船舶的運(yùn)輸車(chē)輛和吊車(chē)。

重力式下水是目前各船廠特別是沿海船廠和內(nèi)河中小型船廠用得最多的一種下水方式，船舶在傾斜船臺(tái)上建造完工或基本完工后，靠其自身重力沿斜坡的分力克服下水滑道的摩擦阻力而滑入水中[2]。

機(jī)械化下水是一種利用機(jī)械化裝置使船舶下水的方式，內(nèi)河較具規(guī)模的船廠大多采用此法下水，本文僅將采用斜船架的下水方式稱為機(jī)械化下水，機(jī)械化下水的最大優(yōu)點(diǎn)是下水極為安全，另外，由于在水平船臺(tái)上造船，易于保證產(chǎn)品質(zhì)量，勞動(dòng)條件也較好。

升船機(jī)式下水是當(dāng)船舶完工或基本完工后，由汽車(chē)或其他陸上運(yùn)輸工具將其運(yùn)至升船機(jī)旁，再移至升船平臺(tái)，然后操縱升船機(jī)使平臺(tái)垂直下移將船舶浮于水面。

浮塢式下水是艦船在水平船臺(tái)上建造基本完工后，由船臺(tái)小車(chē)移至緊靠船臺(tái)水域岸邊的專用浮船塢上，然后，浮船塢脫離水下坐墩上浮并駛往深水區(qū)下沉直至艦船浮起，再由工作船將艦船拖出浮船塢，艦船下水便告結(jié)束。

氣囊式下水是近些年來(lái)興起的一種下水方式，多用于地方小型船廠，船舶在傾斜船臺(tái)上建造基本完工后，將幾只充滿有一定壓力的空氣的膠囊墊在船底，然后用絞車(chē)對(duì)船舶進(jìn)行牽引，船舶即在牽引力和自重沿斜坡分力的作用下隨著氣囊的滾動(dòng)而滑向水中[1]。

在船舶下水技術(shù)領(lǐng)域，重力式下水(包括縱向下水和橫向下水)一直都占據(jù)了主要部分。由于考慮到船舶下水的安全，使用船架的機(jī)械化下水和浮塢式下水也是研究熱點(diǎn)。氣囊下水投資省、簡(jiǎn)便，也是一個(gè)重點(diǎn)發(fā)展方向。

(一)重力式下水的發(fā)展。重力式下水的發(fā)展始于1992年前后，專利申請(qǐng)量整體呈明顯上升趨勢(shì)，但是在2011-2012年之間專利申請(qǐng)量明顯下降，這與船舶行業(yè)的不景氣有關(guān)。

由于船舶艉部線型較艏部豐滿，因此船舶下水時(shí)一般采取尾部先入水的方式。如果重心滑過(guò)滑道末端之前艉部還沒(méi)有浮起，當(dāng)重心滑過(guò)滑道末端之后如果發(fā)生浮力對(duì)滑道末端力矩小于重力對(duì)滑道末端力矩，將發(fā)生艉跌落。如果艉跌落得以避免，當(dāng)艏部滑至滑道末端時(shí)船舶還沒(méi)有全部浮起，將會(huì)發(fā)生艏跌落[3]。

廈門(mén)船舶重工股份有限公司針對(duì)船舶縱向下水可能出現(xiàn)尾彎、首跌落及首部支點(diǎn)壓力過(guò)大等問(wèn)題，申請(qǐng)了發(fā)明專利—一種滾裝船重力式下水浮箱結(jié)構(gòu)，申請(qǐng)?zhí)枮镃N201210561664，在滾裝船的尾部船體下方，左右舷兩側(cè)各增加一個(gè)浮箱，浮箱通過(guò)支架固定在滾裝船外板的下方。采用上述方案后，本發(fā)明在滾裝船的尾部船體下方，左右舷兩側(cè)各增加一個(gè)浮箱，使得滾裝船在離開(kāi)滑道后，增加滾裝船尾部浮力，有效解決滾裝船下水出現(xiàn)底部局部強(qiáng)度不足及尾彎等問(wèn)題。

(二)機(jī)械化下水的發(fā)展。機(jī)械化下水主要包括船架下水，該技術(shù)的發(fā)展起源也較早，但是在2005年之前，專利申請(qǐng)量很小，主要是由于投資較大。2005年之后，專利申請(qǐng)量逐年增加，機(jī)械化下水較為安全可靠，逐漸成為一項(xiàng)研究熱點(diǎn)。

(三)氣囊下水的發(fā)展。氣囊下水專利申請(qǐng)一直不溫不火，多為沿海小型船廠的個(gè)人申請(qǐng)。氣囊式下水是近些年來(lái)興起的一種下水方式，多用于地方小型船廠。針對(duì)在窄河道(內(nèi)港)沿線的造船廠，氣囊下水的難度大幅提高，個(gè)別地區(qū)采用側(cè)滑方式下水，但其安全性不高，側(cè)滑用油脂等污染比較嚴(yán)重。

中國(guó)石油化工股份有限公司申請(qǐng)了發(fā)明專利—大型船舶利用氣囊下水的工藝，申請(qǐng)?zhí)枮镃N201210455208，提供大型船舶利用氣囊下水的工藝，解決了窄河道(內(nèi)港)中大型船舶利用氣囊下水因緩沖距離短、水深不夠而造成的下水不方便的難題。

該下水工藝先對(duì)船體下水前必須具備的一切必要條件進(jìn)行論證，需要進(jìn)行大量的數(shù)據(jù)計(jì)算，重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)其安全性，分析船舶運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的每一個(gè)狀態(tài)，并校核該狀態(tài)下氣囊強(qiáng)度，水深深度，船舶速度等；以及船舶下水后的速度控制，采用合理的緩沖辦法，最終實(shí)現(xiàn)船舶的安全下水。解決了窄河道(內(nèi)港)中大型船舶利用氣囊下水因緩沖距離短、水深不夠而造成的下水不方便的難題。氣囊下水時(shí)，只需提供2塊重物和4條高強(qiáng)度纜繩即可，降低了施工成本；確保船舶安全下水的前提下，實(shí)現(xiàn)能耗的最小化。為國(guó)內(nèi)氣囊下水施工提供了新的下水方法，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益、創(chuàng)新性技術(shù)價(jià)值和良好的推廣應(yīng)用前景。

四、結(jié)語(yǔ)

目前縱向下水最為普遍，但通常易發(fā)生的危險(xiǎn)情形有：艉跌落、艏跌落、滑道支撐受損、船體結(jié)構(gòu)受損、船艏碰撞船臺(tái)基面、船臺(tái)側(cè)壁碰撞、滑行沖撞障礙物。目前的研究熱點(diǎn)主要是在船舶兩側(cè)設(shè)置浮箱或控制船舶壓載，以調(diào)整船舶下水過(guò)程中的浮態(tài)。各大企業(yè)應(yīng)該重點(diǎn)對(duì)縱向下水的安全性進(jìn)行研究。

氣囊式下水是近些年來(lái)興起的一種下水方式，但是目前的膠囊質(zhì)量較差，而且氣囊下水安全性不是很高，各大企業(yè)應(yīng)該重點(diǎn)針對(duì)氣囊的質(zhì)量進(jìn)行研究，并提高氣囊下水的安全性。

[1]孫菊香.船舶氣囊下水技術(shù)現(xiàn)狀與展望[J].軍民兩用技術(shù)與產(chǎn)品，2010.

[2]李安慰.船舶縱向下水新工藝研究[J].上海造船，2011.