ما الأكياس الهوائية المناسبة لإطلاق السفن الكبيرة؟

فهم سعة الكيس الهوائي المستخدم في إطلاق السفن الكبيرة

الحجم الأقصى للسفينة المدعومة: من 85,000 إلى 100,000 DWT

يمكن لأنظمة الوسائد الهوائية الحديثة المستخدمة في إ launching السفن أن تتعامل مع سفن تتراوح أوزانها بين 85,000 و100,000 طن حمولة ميتة. ويشمل ذلك ناقلات البضائع السائبة الكبيرة وكذلك الناقلات النفطية. وسر نجاح هذه الأنظمة يعود إلى التحسينات التي أُدخلت على المركبات المطاطية متعددة الطبقات، والتي تتيح تحكماً أفضل في كمية الهواء الداخل إلى كل كيس. ويساعد ذلك في توزيع الوزن بشكل متساوٍ على هيكل السفينة أثناء الإطلاق. وبالمقارنة مع الطرق القديمة مثل منصات الانزلاق، فإن استخدام الوسائد الهوائية يقلل التكاليف بنحو النصف بالنسبة للسفن الثقيلة جداً. علاوةً على ذلك، لم يعد من الضروري الانتظار لفترات مد معينة بعد الآن، إذ لا تتأثر الوسائد الهوائية بمستويات المياه.

لماذا تبلغ 100,000 طن حمولة ميتة المعيار الصناعي الحالي للوسائد الهوائية عالية السعة

يمثل عتبة 100,000 DWT الحد الأقصى العملي لتقنيات الوسائد الهوائية المستخدمة تجاريًا اليوم، وهو ما يخضع لقيود تتعلق بمرونة المواد، والاستقرار الهوائي أثناء الدخول في الماء، والتوافق مع معايير البنية التحتية العالمية لأحواض بناء السفن فيما يتعلق بالإطلاق الخالي من الرافعات. وعلى نحو خاص:

• تبلغ مركبات المطاط حد الإرهاق عند الانضغاط بأكثر من ~40٪ تحت أحمال السفن الضخمة
• يحتم الحفاظ على سلامة الضغط خلال مرحلة دخول الماء الديناميكية استجابة دقيقة للصمامات وإدارة حرارية مناسبة
• تم تحسين تخطيطات الأحواض الحالية، ومسافات الرافعات، وقدرات.winch لهذا المقياس

بينما تستهدف النماذج الأولية من الجيل التالي التي تستخدم أقمشة مدعمة بالنانو وترتيبات ضغط موجهة بالذكاء الاصطناعي قدرة 120,000 DWT، تظل عمليات النشر الحالية ثابتة عند 100,000 DWT وفقًا لإرشادات المنظمة البحرية الدولية (IMO) بشأن طرق الإطلاق البديلة [IMO MSC.1/Circ.1623].

المواصفات الفنية الرئيسية للوسائد الهوائية الثقيلة الخاصة بإطلاق السفن

القطر، الطول الفعّال، وعدد الطبقات (DW-6 إلى DW-8) لتوزيع الحمولة

يُعدّ مدى القطر الذي يتراوح بين 1.0 و2.5 متر، إلى جانب الطول الفعّال الذي يتراوح بين 5 و25 متراً، بالإضافة إلى عدد الطبقات، عواملَ تتفاعل معاً لتحديد كمية المساحة السطحية المتاحة، ونوع الضغط الذي يمكن للهيكل تحمله، ومدى قوته الكلية. فعند النظر إلى الأقطار الأكبر، فإنها تساعد في توزيع الوزن عبر أقسام أوسع من الهيكل، مما يقلل من تركيزات الإجهاد في مناطق معينة. ويجب أن يكون الطول الفعّال أطول بنسبة 10 بالمئة على الأقل من بُعد العرض للسفينة لتغطية الكعب بالكامل وتجنب المشكلات الناتجة عن الانقلاب بسبب التمديدات الزائدة. وفيما يتعلق بتكوينات الطبقات، هناك ثلاثة أنواع رئيسية: DW-6 يحتوي على ست طبقات، وDW-7 على سبع طبقات، وDW-8 على ثماني طبقات. وتضيف كل طبقة إضافية نحو 20 بالمئة تقريباً من قوة الانفجار مقارنة بالمستوى السابق، ما يجعل DW-8 قادراً على تحمل ضغوط مستمرة تزيد عن 740 كيلوباسكال. ويحافظ هذا التصميم على الثبات حتى عندما لا تكون الأحمال موزعة بالتساوي في جميع أنحاء السفينة، وهي نقطة مهمة بشكل خاص للسفن التي تتراوح أوزانها بين 85,000 و100,000 طن حمولة ميتة.

نظام التصنيف QP/QG/QS: مطابقة سعة التحمل مع متطلبات إ launching السفن

يُعدّ نظام التصنيف QP (أساسي)، QG (عام)، وQS (خاص) المُتوافق مع المعيار ISO 19901-6 معيارًا لمستويات الأداء في مختلف سيناريوهات الإطلاق:

• درجة QP : مصممة للسفن الساحلية والداخلية بحد أقصى 15,000 DWT؛ تتميز ببناء أساسي من 6 طبقات وصمامات تخفيف ضغط ميكانيكية
• درجة QG : مُحسّنة للسفن متوسطة الحجم (من 15,000 إلى 60,000 DWT)؛ تتضمن تعزيزًا أكثر كثافة للألياف وصمامات ضغط مضبوطة بدقة
• درجة QS : مُصممة خصيصًا للإطلاق الثقيل جدًا (>60,000 DWT)؛ وتستخدم هياكل من 8 طبقات أو أكثر، ومكونات سطحية مقاومة للثقب، وتحكم ثنائي المرحلة في النفخ

إن استخدام وسائد هوائية من درجة QS للناقلات من فئة البانامكس يقلل من إجهاد الهيكل المقاس بنسبة 34٪ مقارنةً بوحدات QP، وذلك كما تم التحقق منه من خلال اختبارات مستقلة أجرتها الجمعية الصينية للتصنيف (CCS) وأُبلغ عنها في الهياكل البحرية (المجلد 47، 2023). يؤدي مطابقة التصنيف لنماذج الأحمال المشتقة من معامل الكتلة إلى ضمان هوامش سلامة مثلى دون المبالغة في التصميم.

كيف تحدد أبعاد السفن اختيار وسائد هوائية لإطلاق السفن

الطول الكلي، العرض، الغاطس، والوزن عند الإطلاق: إرشادات الحجم والتباعد القائمة على الهندسة

يحدد أربعة أبعاد أساسية بشكل مباشر تكوين الوسائد الهوائية:

• الطول الكلي (LOA) يحدد الكمية المطلوبة والتباعد الطولي – عادةً وسادة هوائية واحدة لكل 8–12 مترًا من طول الهيكل، مع تباعد لا يتجاوز 1.5 مرة قطر الوسادة الهوائية
• شعاع يُحدد الطول الفعّال الأدنى: طول الوسادة الهوائية = العرض + هامش 10٪ لضمان دعم جانبي كامل
• العمق يوفر معلومات لملف ضغط النفخ، خاصة أثناء المرحلة الحرجة الانتقالية من البر إلى الماء
• الوزن عند الإطلاق يحكم كلًا من عدد الطبقات (6–8+ طبقات) والتصنيف (QP/QG/QS)، ويتم حساب قدرة التحمل بحد أدنى بنسبة انفجار 2.5:1

أفضل الممارسات الصناعية – التي تدعمها ملاحظات المكتب الأمريكي للسفينة (ABS) الإرشادية حول الإطلاق بالوسائد الهوائية (2022) – تُشدد على اختيار الشكل الهندسي أولًا: إن عدم التوافق في طول الوسادة الهوائية أو المسافات بينها يؤدي إلى عزوم انحناء غير مضبوطة، خاصةً في هياكل السفن ذات المعامل العالي للكتلة.

| Dimension        | Design Impact                           | Safety Threshold      | |------------------|-----------------------------------------|------------------------| | Draft Depth      | Inflation pressure profile              | Max 0.8 bar deviation | | Launching Weight | Layer count (6–8+ plies) & QP rating    | 2.5:1 burst ratio     | | Beam Width       | Airbag length = Beam + 10% margin       | Full keel coverage    | 

استراتيجية نشر آمنة لإطلاق السفن الكبيرة باستخدام الوسائد الهوائية

حساب قدرة التحمل: معامل الأمان، معامل الكتلة، ونمذجة الأحمال الواقعية

يبدأ نشر الأشياء بشكل آمن بالنمذجة الصحيحة لقدرة التحمل. ونحن لا نتحدث فقط عن النظر إلى الأوزان الثابتة، بل أيضًا كيف تتصرف الأحمال ديناميكيًا بمرور الوقت. يلتزم معظم المهندسين بعامل أمان حوالي 1.5، رغم أن هذا يرتفع إلى نحو 2.0 عند التعامل مع السفن الكبيرة التي تزيد حمولتها عن 85,000 طن حمولة ميتة. لماذا؟ لأن هذا النوع من السفن يتعرض لكل أنواع الإجهادات المؤقتة الناتجة عن اصطدام الأمواج، وانحناء الهيكل تحت الضغط، واستقرار الأرض غير المتساوي أسفل الهيكل. ثم هناك أيضًا موضوع المعامل الكتلي (معامل الكتلة). فالسفن ذات القيم الأعلى لمعامل الكتلة Cb (أكثر من 0.8) تحتاج إلى توزيع وزنها بشكل أكثر انتظامًا على كامل المساحة السطحية. أما إذا كانت السفينة ذات قيمة أقل لمعامل الكتلة Cb أقل من 0.6، فإن القوى تميل إلى التركز في الجزء السفلي من الهيكل حيث يلتقي بالمياه. وهذا يعني أننا غالبًا ما نحتاج إلى تعزيز تلك المناطق تحديدًا باستخدام وسائد هوائية أو أنظمة دعم أخرى للتعامل بشكل مناسب مع نقاط الإجهاد المتراكزة.

عند دمج كل هذا في مواقف واقعية، يجمع المهندسون عوامل مثل ظروف المد والجزر، وزوايا قاع البحر، وسرعة الإطلاق، وشكل السفينة باستخدام ما يُعرف بتحليل العناصر المحدودة أو FEA باختصار. وتؤيد الاختبارات الميدانية التي أجرتها لويدز ريجيستر هذه النتائج (رقم تقريرهم هو LR/TP/1127/2021 لمن يهتم). ما اكتشفناه هو أن وضع الأشياء بناءً على حسابات FEA يقلل من أقصى إجهاد على هيكل السفينة بنسبة حوالي 41٪ مقارنة بالتخمين في تحديد أماكن وضعها. وهذا يُحدث فرقاً كبيراً عند التعامل مع سفن تقترب من حد 100,000 طن حمولة ميتة. بدلاً من الاعتماد على الأساليب التقليدية، يحوّل هذا الإجراء بأكمله ما كان في السابق مجرد تخمين إلى عملية يمكن التخطيط لها والتحقق منها بشكل دقيق.

الأسئلة الشائعة حول وسائد هوائية لإطلاق السفن للسفن الكبيرة

ما هو الحجم الأقصى للسفينة الذي تدعمه الوسائد الهوائية لإطلاق السفن؟

تدعم التقنية الحالية سفنًا تزن بين 85,000 و100,000 طن حمولة ميتة.

لماذا يُفضل استخدام الوسائد الهوائية بدلاً من السكك الانزلاقية التقليدية في إ launching السفن؟

توفر الوسائد الهوائية كفاءة من حيث التكلفة، وتُلغي الحاجة إلى أوقات مد محددة، وتضمن توزيعًا متساويًا للوزن، مما يقلل من الإجهاد على الهيكل.

ما المواد المستخدمة في تصنيع هذه الوسائد الهوائية؟

تصنع الوسائد الهوائية باستخدام مركبات مطاطية متقدمة مع طبقات تعزيز متعددة.

هل توجد خطط لزيادة سعة هذه الوسائد الهوائية بما يتجاوز 100,000 DWT؟

نعم، تستهدف النماذج الأولية من الجيل التالي التي تستخدم نسيجًا متقدمًا وتقنية الذكاء الاصطناعي دعم سفن تصل إلى 120,000 DWT.