چرا از کیسه هوا در راه اندازی کشتی برای راه اندازی شناور استفاده کنیم؟

نحوه کار کیسه های هوای راه اندازی کشتی در عملیات دریایی

تعریف و عملکرد اساسی کیسه های هوای راه اندازی کشتی

کیسه‌های هوا برای راه‌اندازی کشتی به شکل استوانه‌ای هستند و از چندین لایه پارچه مصنوعی ترکیب شده با لاستیک وولکانیزه ساخته شده‌اند. این کیسه‌های عظیم‌الجثه می‌توانند وزنی بیش از ۱۰ هزار تن را تحمل کنند، به این معنی که تقریباً جایگزین روش‌های قدیمی ساخت سکوی لغزنده شده‌اند. به جای اینکه کشتی از یک شیب پایین لغزد، اکنون با تورم مناسب این کیسه‌های هوا به آرامی وارد آب می‌شود. در داخل هر کیسه، اتاقک‌های جداگانه‌ای وجود دارد که فشار را به طور یکنواخت در سطح پخش می‌کنند. این طراحی به آنها اجازه می‌دهد با اشکال مختلف کشتی تطبیق پیدا کنند و همچنین از تنش بیش از حد روی سازه کشتی در هنگام ورود و خروج از آب بکاهند.

نقش کیسه‌های هوا در عملیات راه‌اندازی و فرود آمدن کشتی

هنگام راه‌اندازی کشتی‌ها، مهندسان کیسه‌های هوا را در زیر کیل به صورت پلکانی قرار می‌دهند تا گونه‌ای از پلتفرم نگهدارنده غلتشی ایجاد شود. در حالی که این کشتی‌های عظیم‌الجثه به سمت دریا حرکت می‌کنند، کیسه‌های هوا در واقع زیر بدنه غلتش می‌کنند و اصطکاک لغزشی را به طور قابل توجهی کاهش می‌دهند—حدود 70٪ کمتر از آنچه در ریل‌های فولادی سنتی اتفاق می‌افتد، مطابق با گزارش سال گذشته از نشریه مهندسی دریایی. نکته جالب این است که همین سیستم برای بازیابی کشتی‌ها نیز به خوبی عمل می‌کند. با تعادل دقیق بین شناوری و نیروهای فشاری، این سیستم قادر است کل کشتی‌ها را در صورت نیاز دوباره به سطح خشکی منتقل کند و در تمام مراحل پایداری را حفظ کند.

اصول عملیاتی کلیدی: تزریق هوا، نگهداری، و فرود کنترل‌شده

1. تزریق دقیق هوا : کیسه‌های هوا تا فشار 0.08–0.12 مگاپاسکال پر می‌شوند، به گونه‌ای که با توزیع وزن کشتی تنظیم شده‌اند.
2. نگهداری پویا : پیکربندی‌های چندردی تماس مداوم با بدنه کشتی را حفظ می‌کنند و با نوسانات جزر و مدگی سازگار می‌شوند.
3. فرود تدریجی : کیسه‌های هوا به‌صورت تدریجی خالی می‌شوند و یک شیب کنترل‌شده 3 تا 5 درجه‌ای ایجاد می‌کنند که ورودی بدون پاشش آب را فراهم می‌کند. این نزول مراحله‌ای اثر هیدرودینامیکی را کاهش می‌دهد و در حدود 90 درصد از شروع‌ها، یکپارچگی کیل را حفظ می‌کند.

مزایای کیسه‌های هوایی در راه‌اندازی کشتی نسبت به روش‌های سنتی

مقایسه با راه‌های لغزنده، قایق‌های هل‌دهنده و سیستم‌های تکیه‌گاهی

سیستم‌های کیسه هوا محدودیت‌های جغرافیایی راه‌های لغزنده و هزینه‌های بالای راه‌اندازی با کمک قایق‌های هل‌دهنده را برطرف می‌کنند. برخلاف سیستم‌های تکیه‌گاهی سخت که به شرایط دقیق جزر و مدی وابسته‌اند، کیسه‌های هوا می‌توانند به‌خوبی روی زمین‌های ناهموار یا غیراستاندارد کار کنند و این امر آن‌ها را برای مناطق ساحلی با زیرساخت محدود ایده‌آل می‌کند.

نیاز کمتر به زیرساخت‌های ثابت و مکانیسم‌های پیچیده

طراحی ماژولار سیستم‌های کیسه هوا، هزینه‌های سرمایه‌ای را نسبت به نصب‌های دائمی رمپ کاهش می‌دهد، مطابق با معیارهای مهندسی دریایی 2023. قابلیت استفاده مجدد آن‌ها در چندین پروژه، که در تحقیقات عملیات دریایی تأیید شده است، وابستگی به سازه‌های پشتیبان تک‌کاربردی را از بین می‌برد و آن‌ها را برای کارگاه‌های کشتی‌سازی و تعمیراتی موقت مناسب می‌کند.

کنترل بهتر، ثبات و ایمنی در هنگام راه‌اندازی

رها کردن دقیق فشار، کنترل در سطح میلی‌متری بر روی حرکت نزولی فراهم می‌کند و خطر جابه‌جایی جانبی را نسبت به روش‌های دارای جرثقیل 65٪ کاهش می‌دهد. این موضوع خطر تغییر شکل بدنه کشتی را کاهش می‌دهد و همچنین نیازمند 40٪ کارکنان کمتری نسبت به روش‌های رمپ سنتی است که عامل کلیدی در افزایش استفاده از آن‌ها در کارگاه‌های کشتی‌سازی متمرکز بر ایمنی در آسیا می‌باشد.

صرفه‌جویی در هزینه و عملکرد با سیستم‌های کیسه هوا

هزینه‌های اولیه و بلندمدت کمتر نسبت به سیستم‌های سنتی

بر اساس تحقیقات اخیر در زمینه مهندسی دریایی در سال 2023، سیستم‌های کیسه هوا موجب کاهش ۶۰ تا ۸۰ درصدی هزینه‌های اولیه بزرگی می‌شوند که معمولاً با ساخت سکوی راه‌اندازی یا سیستم‌های ریلی مرتبط است. این سیستم‌ها نیاز به کمترین میزان کارهای راه‌اندازی دارند، چرا که به نقاط دسترسی به آب عمیق یا سازه‌های بتونی تقویت‌شده گران‌قیمت نیاز ندارند. هزینه یک سیستم استاندارد کیسه هوایی در محدوده ۱۵ هزار تا ۵۰ هزار دلار قرار دارد که در مقایسه با ۲ میلیون دلار یا بیشتر که برای نصب دائمی سکوی راه‌اندازی لازم است، بسیار پایین‌تر است. علاوه بر این، این سیستم‌ها می‌توانند قایق‌هایی با وزن تا سه هزار تن را راه‌اندازی کنند. هزینه‌های نگهداری نیز حدود ۳۰ درصد کاهش می‌یابند، چرا که دیگر نیازی به مبارزه با مشکلات خوردگی مداوم و خرابی‌های مکانیکی که اغلب سیستم‌های وینچ و بستر سنتی را تحت تأثیر قرار می‌دهد، نیست.

قابلیت استفاده مجدد و دوام در عملیات راه‌اندازی مکرر

ایربگ‌ها از ترکیبات لاستیکی با عملکرد بالا ساخته شده‌اند، تحمل ۵۰+ پرتاب را دارند و در شرایط بهینه می‌توانند بیش از ۱۵ سال دوام بیاورند. این دوام‌پذیری باعث کاهش ۹۰ درصدی هزینه‌های تعویض نسبت به گریس‌های یک‌بار مصرف یا تکیه‌گاه‌های چوبی می‌شود. کارخانه‌های کشتی‌سازی گزارش می‌دهند که زمان بین پرتاب‌ها ۴۰ درصد سریع‌تر شده است، زیرا ایربگ‌ها را می‌توان در عرض چند ساعت جابجا کرد، نه روزها.

مطالعه موردی: کاهش هزینه در کارخانه‌های کشتی‌سازی کوچک و متوسط با استفاده از ایربگ پرتاب کشتی

تحلیلی در سال ۲۰۲۳ از ۱۲ کارخانه کشتی‌سازی در آسیا نشان داد که صرفه‌جویی سالانه متوسط ۷۴۰ هزار دلاری پس از انتقال به سیستم‌های ایربگ وجود داشته است. یک واحد تولیدی هزینه هر پرتاب را از ۲۸ هزار دلار به ۶ هزار و ۵۰۰ دلار کاهش داد، زیرا ایربگ‌ها را در طی ۲۳ پرتاب مجدد استفاده کرد. همچنین در این گزارش کاهش ۶۸ درصدی هزینه‌های مربوط به توقف بهره‌برداری مشاهده شد، زیرا عملیات دیگر تحت تأثیر پنجره‌های جزر و مد قرار نداشتند.

ایمنی، قابلیت اطمینان و عملکرد ایربگ‌های پرتاب کشتی

جذب ضربه، توزیع بار و ثبات دینامیکی

کیسه‌های هوا ۳۰ تا ۵۰ درصد از انرژی جنبشی را در هنگام فرود جذب می‌کنند و این امر باعث کاهش تنش‌های سازه‌ای روی بدنه می‌شود. سطوح لاستیکی تقویت‌شده و لایه‌های نخینی با استحکام کششی بالا در آن‌ها، توزیع یکنواخت بار و ثبات را روی زمین‌های ناهموار یا در شرایط جزر و مد متغیر تضمین می‌کنند. یک مطالعه مهندسی دریایی انجام‌شده در سال ۲۰۲۲ نشان داد که استفاده از کیسه‌های هوا در راه‌اندازی کشتی‌ها، تغییر شکل بدنه را نسبت به روش‌های سنتی ۶۷ درصد کاهش می‌دهد.

طراحی ایمن و ویژگی‌های پشتیبانی در کیسه‌های هوا دریایی

کیسه‌های هوای مدرن دارای طراحی دوچمبره با قابلیت نظارت بر فشار در زمان واقعی هستند تا از شکست کلی جلوگیری شود. اگر یکی از چمبرها فشار خود را از دست دهد، قسمت‌های مجاور به‌صورت خودکار جبران می‌کنند - این موضوع بهبود قابل‌توجهی نسبت به مدل‌های تک‌سلولی مورد استفاده قبل از سال ۲۰۱۸ محسوب می‌شود. استانداردهای صنعتی، آزمون‌های پشتیبانی را در فشاری معادل ۱.۵ برابر فشار کاری اجباری می‌دانند تا انطباق با الزامات سازمان‌های طبقه‌بندی را تضمین کنند.

داده‌های صنعتی درباره کاهش تصادفات با مزایای راه‌اندازی کشتی با کیسه هوا

کیسه‌های هوا از سال 2020 تاکنون و بر اساس داده‌های شورای ایمنی دریایی از سال گذشته، تصادفات ناشی از راه‌اندازی کشتی در کارخانه‌های کشتی‌سازی آسیا را تقریباً به میزان ۵۰ درصد کاهش داده‌اند. این دستگاه‌ها مشکلاتی مانند زاویه‌گیری نادرست کشکن‌ها یا شرایط نامناسب آب در محل راه‌اندازی کشتی را که در گذشته عامل ۸ از ۱۰ مورد از این تصادفات بودند، برطرف می‌کنند. تغییر واقعی زمانی رخ داد که سیستم‌های خودکار فشار نیز معرفی شدند. این سیستم‌ها از بروز بیشترین مشکلات قبلی جلوگیری می‌کنند، مشکلاتی مانند تورم بیش از حد تصادفی توسط انسان، به این معنی که تجهیزات امروزی در مقایسه با گذشته در واقع چهار برابر ایمنی بیشتری برای کارگران فراهم می‌کنند.

کاربردهای جهانی و روندهای پذیرش فناوری کیسه هوا در راه‌اندازی کشتی

استفاده گسترده در آسیا، آفریقا و مناطق دورافتاده دریایی

در بسیاری از مناطق در حال توسعه، سیستم‌های کیسه هوا به روش پیش‌گزیده برای شناور کردن کشتی‌ها تبدیل شده‌اند. آمارها نشان می‌دهند که حدود ۸ مورد از هر ۱۰ کارگاه کوچک کشتی‌سازی در سراسر آسیا و تقریباً دو سوم از آن‌ها در آفریقا از این فناوری استفاده می‌کنند. این سیستم‌ها برای اولین بار در سال ۱۹۸۱ از استان جینان در چین ظاهر شدند و امروزه حتی کشتی‌هایی به وزن نزدیک به ۵۵ هزار تن بارگذاری ک mufti بار آبی عمیق مناسب را مدیریت می‌کنند. تحقیقات انجام شده در محل نشان می‌دهد که این عملیات کیسه هوایی در مقایسه با روش‌های قدیمی‌تر راه‌اندازی کشتی، حدود چهل درصد از مشکلات آلودگی ساحلی می‌کاهند. این کاهش شامل چیزهایی مانند برهم‌خوردن رسوبات و آشفتگی زیستگاه‌ها در زمان راه‌اندازی کشتی می‌شود.

روند رو به رشد در میان کارگاه‌های کشتی‌سازی کوچک و متوسط در سراسر جهان

پذیرش جهانی کیسه هوا 210٪ افزایش یافته است، این رشد از سال 2015 به دلیل کاهش 60٪ ای در هزینه های زیرساختی نسبت به روش های سنتی پشتیبانی شده است. انعطاف پذیری آن در عملیات تعمیر موقت موثر است، به ویژه در کشورهای جزیره ای جنوب شرق آسیا، جایی که اکنون 92٪ از کارگاه های ساحلی از سیستم های ماژولار کیسه هوا استفاده می کنند.

شاخص های عملکرد: نرخ موفقیت راه اندازی و بهره وری

داده های از کارخانه های کشتی سازی اندونزی نشان می دهد که کیسه هوا 22٪ سریعتر از سیستم های ریلی باعث گردش کار کشتی می شوند.

موانع پذیرش در ساخت کشتی در غرب، با وجود مزایای اثبات شده

با وجود مزایای آنها، کیسه هوا تنها در 12٪ کارخانه های کشتی سازی اروپایی استفاده می شود، در حالی که این رقم در آسیا 78٪ است. A گزارش نوآوری دریایی 1403 این تفاوت را به مقررات سفت و سخت اتحادیه اروپا در مورد ایمنی کارگران بندری نسبت می‌دهد که نیازمندی سه برابر ساعت گواهی‌نامه برای اپراتورهای کیسه هوا نسبت به خدمه راه‌اندازی معمولی را می‌طلبد.

‫سوالات متداول‬

کیسه‌های هوا برای راه‌اندازی کشتی چیست؟

کیسه‌های هوا برای راه‌اندازی کشتی، کیسه‌های استوانه‌ای بزرگی هستند که از پارچه سنتزی و لاستیک وولکانیزه شده ساخته شده‌اند و به منظور راه‌اندازی آرام کشتی در آب با توزیع یکنواخت فشار روی سطح کشتی استفاده می‌شوند.

کیسه‌های هوا چگونه اصطکاک را در راه‌اندازی کشتی کاهش می‌دهند؟

در حین راه‌اندازی، کیسه‌های هوا که در زیر کف کشتی قرار گرفته‌اند، همراه با کشتی حرکت می‌کنند و اصطکاک لغزشی را نسبت به ریل‌های فولادی سنتی تا حدود 70 درصد کاهش می‌دهند.

مزایای هزینه‌ای استفاده از کیسه‌های هوا در راه‌اندازی کشتی چیست؟

کیسه‌های هوا هزینه‌های اولیه راه‌اندازی را نسبت به روش‌های سنتی به میزان قابل توجهی کاهش می‌دهند و در محدوده 15,000 تا 50,000 دلار هزینه دارند. این کیسه‌ها هزینه سرمایه‌گذاری اولیه را 30 تا 50 درصد کاهش می‌دهند و هزینه نگهداری را نیز به دلیل کاهش خوردگی و خرابی‌های مکانیکی پایین‌تر می‌کنند.

آیا استفاده از کیسه‌های هوا برای راه‌اندازی کشتی ایمن است؟

بله، کیسه‌های هوا با محفظه‌های دوگانه و پایش لحظه‌ای فشار طراحی شده‌اند، که از خطر شکست فاجعه‌آمیز آن‌ها می‌کاهد. این ویژگی ایمنی کارکنان را افزایش می‌دهد و تصادفات را به حداقل می‌رساند.