重物搬运是气囊应用的重要领域之一,其原理类似于古代人们利用圆木滚动来运送重物。气囊重物搬运,对地面平整度、承载力要求较低,可以在平面也可以在斜坡上搬运重物,因此在重物搬运方面应用前景十分广阔。气囊压力、工作高度可以灵活调整,对于形状或质量分布不规则的物体搬运具有较大的优势。国内气囊重物搬运主要应用在拉移沉箱上半潜驳和建筑物搬运等领域。
对于质量均匀分布的重物,搬运计算比较简单,只需先确定沉箱重量、重心位置、气囊承载力、摩擦系数等数据,然后验证卷扬机拉力和气囊承载力是否在安全范围内即可。对于小坡度地面,则可以通过调整前后气囊高度来保证搬运物体的前后水平。重物在行走过程中,气囊相对于重物是向后滚动,因此重物前倾角会不断加大。解决的方法是在重物前方不断加入新的气囊,来保持重物力矩平衡。对于纵向尺寸较大的物体,通常即使前方未能及时增加新的气囊,也不会发生倾覆的事故。但对于纵向尺寸小,重心高的重物,气囊移位的速度必须进行控制,并且及时调整气囊压强、增加前方气囊来保持重物力矩平衡。
对于具有较大偏心距的重物搬运计算,由于不同位置的气囊承载力不同,需要计算悬空位置的气囊压力,并根据理论结果来决定气囊的充气压强。气囊摆放应该根据重物质量分布进行调整,通常需要长气囊与短气囊搭配使用。重物搬运过程中,需要计算重物前后力矩以及左右力矩平衡。重物前进过程中,左右水平度的保持是非常关键的因素,否则重物前进方向会发生偏转并且气囊极易产生扭曲,造成一系列的不良后果。
上图为一个实际沉箱搬运工程的计算结果。从结果中可以看出五只气囊的承载力差别很大,A点位置的气囊压力达到0.22Mpa。这样就要求在设计搬运方案以及选择气囊时,必须保证0.22 Mpa的压力在气囊安全工作范围内。同样由于偏心距的存在,气囊的摆放也应该考虑移动过程中的气囊扭曲和行进路线的偏移,提前流出偏移量,保证搬运的顺利进行。