船舶下水專利技術(shù)綜述

陳 勝

(國家知識產(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

(國家知識產(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，將船舶從建造船臺上移至水域的工藝建造過程，因此，這是船舶建造的一項重要組成部分。本文介紹了船舶下水的常用方法，研究了國內(nèi)船舶下水的專利申請情況，對船舶下水的主要技術(shù)分支進(jìn)行了分析，并對國內(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，將船舶從建造船臺上移至水域的工藝建造過程，因此，這是船舶建造的一項重要組成部分。船舶下水過程是一個很復(fù)雜的動力問題，要考慮到有關(guān)船舶的浮性、穩(wěn)性、阻力、搖擺以及船舶強度等問題，這就要牽涉到船舶靜力學(xué)與船舶動力學(xué)。船舶下水具有一定的危險性，如稍有疏忽，就會造成重大的損失。長期以來，人們對船舶的下水作業(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題屬于船廠設(shè)計規(guī)劃中有關(guān)造船工藝方案的核心問題，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，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量不大且無明顯增長勢頭。2003年之后，專利申請量增長幅度較大，技術(shù)生長呈上升趨勢，屬于技術(shù)發(fā)展期，2010年專利申請量達(dá)到頂峰。同時，在2003年之后，國外申請人也在中國申請船舶下水技術(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，所以專利申請量比較突出，湖北也是沿江的造船大省，專利申請量也較大。

授權(quán)率是體現(xiàn)發(fā)明質(zhì)量的一個重要指標(biāo)，該領(lǐng)域的授權(quán)率較低，說明該領(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量相差不大，老牌造船企業(yè)江南造船集團、大連船舶重工、廣船國際和中船黃埔等都未占據(jù)明顯優(yōu)勢。

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。吊運法用于小型船舶下水，此法的優(yōu)點在于船舶下水前完工程度很高，造船質(zhì)量能得到保證，下水十分簡捷，同時非常安全，但適應(yīng)性差，而且要擁有足以運載和吊放這種船舶的運輸車輛和吊車。

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]。

機械化下水是一種利用機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械化下水，機械化下水的最大優(yōu)點是下水極為安全，另外，由于在水平船臺上造船，易于保證產(chǎn)品質(zhì)量，勞動條件也較好。

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

浮塢式下水是艦船在水平船臺上建造基本完工后，由船臺小車移至緊靠船臺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，然后用絞車對船舶進(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，使用船架的機械化下水和浮塢式下水也是研究熱點。氣囊下水投資省、簡便，也是一個重點發(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，專利申請量整體呈明顯上升趨勢，但是在2011-2012年之間專利申請量明顯下降，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，因此船舶下水時一般采取尾部先入水的方式。如果重心滑過滑道末端之前艉部還沒有浮起，當(dāng)重心滑過滑道末端之后如果發(fā)生浮力對滑道末端力矩小于重力對滑道末端力矩，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船舶還沒有全部浮起，將會發(fā)生艏跌落[3]。

廈門船舶重工股份有限公司針對船舶縱向下水可能出現(xiàn)尾彎、首跌落及首部支點壓力過大等問題，申請了發(fā)明專利—一種滾裝船重力式下水浮箱結(jié)構(gòu)，申請?zhí)枮镃N201210561664，在滾裝船的尾部船體下方，左右舷兩側(cè)各增加一個浮箱，浮箱通過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)各增加一個浮箱，使得滾裝船在離開滑道后，增加滾裝船尾部浮力，有效解決滾裝船下水出現(xiàn)底部局部強度不足及尾彎等問題。

(二)機械化下水的發(fā)展。機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，專利申請量很小，主要是由于投資較大。2005年之后，專利申請量逐年增加，機械化下水較為安全可靠，逐漸成為一項研究熱點。

(三)氣囊下水的發(fā)展。氣囊下水專利申請一直不溫不火，多為沿海小型船廠的個人申請。氣囊式下水是近些年來興起的一種下水方式，多用于地方小型船廠。針對在窄河道(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。

中國石油化工股份有限公司申請了發(fā)明專利—大型船舶利用氣囊下水的工藝，申請?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)計算，重點強調(diào)其安全性，分析船舶運動過程中的每一個狀態(tài)，并校核該狀態(tài)下氣囊強度，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，只需提供2塊重物和4條高強度纜繩即可，降低了施工成本；確保船舶安全下水的前提下，實現(xiàn)能耗的最小化。為國內(nèi)氣囊下水施工提供了新的下水方法，具有顯著的經(jīng)濟效益、創(chuàng)新性技術(shù)價值和良好的推廣應(yīng)用前景。

四、結(jié)語

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

氣囊式下水是近些年來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)該重點針對氣囊的質(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.