充气护舷系统的设计思路

充气橡胶护舷以压缩空气为介质的船舶停靠防碰撞装置，具有吸能大，反力小，自漂浮，易安装等特点。通常应用在船到船（ship to ship）、船到码头(ship to wharf)停靠等场合下；由于其自漂浮特性也特别适合在潮位变化较大的码头安装。

通常充气橡胶护舷的结构分为三部分：内胆，加强层和外层。内胆主要作用是保证充气护舷的气密性，加强层则是保证护舷的强度，外层主要起保护作用。另外较大尺寸的充气护舷经常加装由锚链和轮胎构成的护套，可以进一步提高充气护舷的安全性和使用寿命。

充气橡胶护舷早在1958年由日本横滨（YOKOHAMA）公司研制成功，应用在日本捕鲸船队的海上靠泊。有资料可查的国内首家充气橡胶护舷的研制厂家是沈阳橡胶管厂，其首批直径1.5米，长度3米的充气护舷于1978年在青岛港万吨级泊位安装使用。

当前国内一些生产厂家对于充气护舷的设计理念都不清楚，完全按照经验或照搬国外公司的推荐表，遇到实际问题时不能调整设计方案，给客户带来一定的安全隐患。本文主要介绍了充气护舷系统的设计思路以及计算方法，并对各种应用环境下护舷的设计进行了分析。

充气护舷吸能计算

充气橡胶护舷主要的作用是吸收船舶停靠、停泊时，船舶之间或者船与码头之间相对运动的的动能，因此护舷系统的设计首先需要根据具体应用情况确定要求最大吸收能量，需要计算和比较以下几种情况的吸能要求：船舶停靠时的动能以及船停泊后，两船之间或船与码头之间相对运动的能量，例如驳货或风浪引起的相对运动。

船停泊能量的计算通常有两种方法：动能模式和统计模式。其中动能模型是传统的计算方法，也是最常用的方法，主要适用于常规侧停靠模式（side-berthing）的计算。统计模式通常选取历史统计数据包括船舶DWT，停靠速度等数据，用蒙特卡洛模拟法来计算设计护舷系统的可靠性，并对风险作出预测。因此统计模式主要适合于较成熟的码头护舷设计，本文不做 详细讨论。

A 船到船停靠

船到船的停靠过程，从能量角度来看，就是两船的”相对速度”所产生的动能被充气护舷内压缩空气做的功以及水阻力做的功抵消。两船通过充气护舷的碰撞为非弹性碰撞，但满足动量守恒。（略）
从1.8式可以看出对充气靠球吸能计算影响最大的因素是两船之间的相对速度，因此相对速度的选择就变的至关重要。如果没有办法得到准确的停泊速度信息，可以参考行业规范及标准进行选择。

B 船到码头的停靠 （略）

C 船停泊后充气护舷吸能的要求

船停泊后，风浪引起的船的起伏跌宕对充气靠球冲击的能量有可能超过船靠泊时的能量，因此对于船停泊后状态的研究对于充气护舷的设计是必要的，常见的分析方法有三种：模型法，分析法以及计算机模拟方法，但国际上对该问题的讨论仍无一个较权威的结果。青岛永安顺工程公司采用计算机模拟方法，对风浪以及水流的压力引起的船舶冲撞护舷的能量进行了系统的研究，其研究结果应用到充气护舷的设计工作中取得了较好的效果。

充气护舷的选择

充气护舷的设计需要考虑以下因素：

1. 最大吸能

2. 反力

3. 两船靠泊后或者船到码头靠泊的距离要求，包括最大距离和最小距离

4. 船的大小

5. 实际使用环境的风浪以及温度变化等因素

其中船靠泊后的距离要求是非常重要的因素，然而国内一些厂家的设计经常忽视这个问题。两船靠泊后为了便于操作，对于两船间的距离（stand off）有一个要求,这个距离决定了靠球的最大直径。但两船碰撞时，其最小间距往往也是有要求的，这个最小间距决定了充气护舷的最大工作高度。如果该最小间距大于选定充气护舷压缩60%时的工作高度，那么就要计算在该工作高度时充气护舷的吸能情况，验证是否满足最大吸能要求，并根据结果调整充气护舷的规格。

当需要提高充气护舷吸能性能时，应该首先应该考虑增大护舷直径，而不是增大长度和提高内压。从图二可以看出，与增加护舷长度以及提高内压相比，增大直径后在相同工作高度时充气护舷反力的增加很小，并且增加了了安全工作高度。

充气护舷的反作用力与其他种类的护舷相比很小，通常其作用于船舷或码头的反力都在允许范围内。一些轻型军舰，例如巡洋舰、驱逐舰其船体的安全压强较小，只有96.5Kpa。因此设计军舰所用的充气护舷需要特别注意船体安全压强的问题。

两船之间的靠泊原则上有两只充气护舷作为防碰撞点就可以了，较大的船应该相应得增加1-2只充气护舷来提高系统的安全性。码头充气护舷的间距和数量可以参考各国的码头护舷设计标准，根据停泊船只的大小、停靠频率以及已有码头护舷等情况来设计。

充气橡胶护舷的分类>>>>