CN101056794A - 改进的可转换船舶 - Google Patents

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Abstract

一种船舶，其包括：重载双体船，一个或几个可动浮力滚上/滚下平台(3)；为波涛汹涌的深海的吃水变化设置的移动装置，这样，平台(3)可以在船体之间上升或下降，从而有选择地改变船舶的漂浮。在较高位置，船舶为深海双体船；在中间位置，平台能漂浮，并且在平台底部与双体船龙骨之间形成渠道；在较低位置，平台底部和双体船甚至龙骨都转换成浅吃水中的双体船；在最低位置，双体船上升到水上以便停靠船坞。

Description

改进的可转换船舶
技术领域
本发明涉及一种改进的可转换船舶，其设计成在深广海上用于快速运输、良好机动性和适航能力，并设计成用于将沉重货物装到未装备的海岸线上以及公海上的后勤船舶上。
背景技术
目前，将货物装到未装备海岸线是利用港湾工作船、登陆船或气垫艇而进行的。
港湾工作船或登陆船的特征在于吃水浅，允许在坡度平缓的海岸线上登陆，但是，由于其船体形状以及因吃水浅并且顶部相当重的实事而造成运动和适航能力受到限制，它具有速度低的缺点。
允许快速运输、良好机动性和适航能力的公海船、客船或货船其特征在于吃水深，这防止其靠近坡度平缓的海岸。
已经认为，可转换船舶能够将深海双体船变成浅水艇。Malin(US3,437,067)、Zadrowny(US3,898,946)、Matsumoto(JP5,921,195)、Yilmaz(US5,921,195)已经描述了这种可转换船舶。被认为可通过在船体之间上升或下降的船舶的可动浮体来完成转换，可动体(或平台)连接于相邻船体。
在本发明中提出的一些改进以解决在这些可转换船舶的限定中出现的各种问题。
首先，必须能够在波涛汹涌的海面进行转换。必须能够在岸(较低位置的平台)与深海(较高位置的平台)之间的靠近海岸的近海进行转换必须能够在后勤船舶上在深海装载/卸载时进行转换，当平台处于较低位置时，只可能进行滚装运输。转换也被必须在深海当进入/离开登陆船的井形(well)船坞时进行，平台处于中间位置，以避免井的很浅的水的吸入效应，同时避免高度太大而不能与井形船坞间隙相适应。在全部存在的登陆船进入/离开船坞登陆船的狭小井时，观察该吸入效应，该吸入效应是很多底部损坏的根由。
转换与货物装卸有某些类似，Farrel(US3,537,413)、Broes(US3,786,772和3,908,573)、Hoehne(DE30,19706)和Kirby(US4,011,825)已经详细描述了浮力货船的静水货物装卸，但没有描述在波涛汹涌的海面上的转换。在波涛汹涌的海面上转换时，根据船体的较大变形(尾浪上的扭转、横浪上的横向弯曲、顶头浪上的纵向弯曲)，与相邻船体相连的船舶可动体的连接部受到劈开(wedging)的影响。
第二，为了收容在深海双体船构造和浅水艇构造中都能够工作的推进系统，快速特重货物双体船到浅水艇的转换引入很多的主体平面设计困难。在浅水中，主体平面必须使浮力最大。主体平面必须使双体船构造中的艉阻力最小。这些必要条件中的每一个都与另一个相对立，当可转换船舶为高速、重载船舶时，不经过特殊设计，主体平面变得不切实际。
第三，船舶可动体连接在相邻船体内部的外壳需要较大的空间，并切割整个船壳板。那么就会影响船体结构强度。这些附属物或孔也增强了船体流体动阻力，从而降低了船舶速度。
在前面的专利EP1,123,862中，已经描述了这种可转换船舶并且简略描述了移动装置，其中，可动体没有连接到相邻船体上，并且独立于双体船结构。针对结构和流体动力问题，本专利描述了准确性和改进。
发明内容
本发明的目的是制造一种改进的可转换船舶，其特征在于，一方面，其快速运输、良好机动性和适航能力，另一方面，其具有将重载荷装载/卸载到坡度平缓的海岸线以及公海的后勤船舶上的能力。
因此，本发明的主题是一种滚上/滚下船舶，当在公海上以恒定的排水量航行、将载荷装载到未装备海岸线或公海的后勤船舶上时，吃水发生变化，其特征在于，其包括：
双体船，其两个船体在上部分上像造船时一样，通过甲板或梁永久地组装在一起，和
双体船的推进系统(包括转向系统)，其设计成可以在浅水中减少吃水航行或者深吃水航行，和
一个或几个位于双体船两个船体之间的浮力移动平台，其在船舶的一端或各端上设有或未设有可展开坡道，和
移动装置，其使在广海上在高位置和低位置之间操纵平台成为可能。
可转换船舶的第一改进能避免在巡航模式(平台位于较高位置)与装载模式(平台位于较低位置)之间转换期间的劈开。劈开通过海上双体船扭曲和连接于相邻船体的平台的运动发生。
该改进在于，省去了在横向方向上通过平台连接这两个船体的相邻船体的连接部。这样，平台可以完全自由地在横向方向上移动，避免相邻船体的任何劈开，并且在船舶仍然在大浪公海上航行时能够提升。
平台的移动装置制造如下：
一个双体船结构上的竖直导向件和相应的附着于平台的销，以阻止平台的相对纵向位移，和
双体船的两个侧向船体阻止横向相对运动，或者作为选择，这些运动在横向上由其中一个船体上的导向件阻止，和
至少三个升降点，优选为四个，每一个在两个末端铰接，以改变平台与双体船船体的相对位置，这样，在较高位置，双体船船体在水上方支撑平台，在较低位置，移动平台支撑双体船直到平台底部线。
平台可以在任何中间位置停下来，特别允许在非常浅的渠道、例如船坞船舶的井中通过有限的底部入口进入。形成在平台下方和船体之间的渠道增加了可转换船舶与船坞登陆船的井(well)之间的水的自由部分，减少了相应的浅水弗劳德数，减少了底部吸入以及相应的对底部结构的破坏。
移动装置可以在两个方向(上和下)上进行致动，在两个方向上达到静态和动态效果，如同双体船可以支撑平台，平台可以支撑双体船。在移动期间，移动系统不作为双体船结构的一部分。为了最小化平台的变形和过载，各个升降点都是同步的。
依照本发明，平台通过船体与平台的连接部被锁定在工作位置，以保证平台不会受到移动装置的故障、搁浅和碰撞的影响。
依照本发明，双体船的两个船体可以在它们的底部分进行连接，以在大浪时限制侧船体之间的相对横向运动。
依照本发明，可转换船舶的船体主体平面和平台的形状允许通过特殊的船体线型在吃水深(重载双体船)和吃水很浅(移动平台处于较低位置，灯标船)的情况下航行，该船体线型使在浅水中的浮力最大，而航行时后部分最小。它们适用于在未装备海岸线上装载的搁浅损坏。
为了增大在浅水中的浮力，船体安装有球鼻艏和球型艉。
优选通过喷液装置来进行快速运输所需的大功率推进。喷液装置通常放置在船体的尾部横梁舱壁上，叶轮轴线位于船舶吃水下面。喷液装置必须非常靠近底部线，以便能够在浅水构造和空载状态下泵送水。在装载双体船构造中，深的吃水和很深的横梁舱壁增大了牵引，相应地增大了流体动阻力，即使在功率大的情况下，船舶获得的速度也非常低。为了使该牵引最小，喷液装置必须收容在球型艉的端部，而不是像往常一样收容在船尾横梁上；当作为双体船航行时，它们可用于喷液装置周围都是水的非常规深吃水中，当像往常一样航行时，船舶由平台支撑。球型艉显著地减少了船尾牵引，设计来确保喷液装置周围的水适当流动，从而增加推进率。这些喷液装置优选设置有定向喷嘴和换向喷口，以在任何速度和船舶构造的情况下提供良好的机动性和非常短的停驶距离。
平台船头和船尾主体平面的轮廓设计成以减少的锋面波的向前向后航行。
依照本发明，无论移动装置如何，通过导向件上的柔性襟翼、或通过可伸缩装置、或通过任何其它装置，可转换船舶的船体壳可以在平台的任何位置都保持齐平，以避免通过壳体开口出现流体力学湍动和相应的速度降低。
结合附图，本发明的其它特征和优点从下文给出的说明书中将变得显而易见，附图显示了完全不作为限制的一个实施例。在附图中：
附图说明
图1是在双体船构造中可转换船舶的透视图。
图2是在浅水中的可转换船舶构造的透视图。
图3是在浅水中的可转换船舶构造的另一透视图。
图4-7是船舶一般配置的各种视图。
图4是船舶的中心线的侧视图。
图5是船体中心线的侧视图。
图6是甲板下方的部分顶视图。
图7是船舶的顶视图。
图8-10是示意图，显示了在各种浪下的船舶变形(尾浪-图8-，横浪-图9-，顶头浪-图10-)。
图11描绘了在相邻船体上引导的船舶横向运动的平面图中的移动装置、导向件和定中心阻尼器。
图12描绘导向件和定中心阻尼器的变型。
图13描绘了在一个船体上引导的船舶横向运动的平面图中的移动装置、导向件和定中心阻尼器。
图14描绘导向件和定中心阻尼器的变型。
图15-17描绘了典型升降点。
图18描绘了在双体船构造中可转换船舶的正视图。
图19描绘了在中间位置的可转换船舶的正视图。
图20描绘了在浅水船构造中可转换船舶的正视图。
图21描绘了在船坞位置的可转换船舶的正视图。
图22描绘了在浅水船构造中可转换船舶的正视图。
图23和24描绘了船体的底部连接处。
图25和26描绘了覆盖移动装置导向件的襟翼。
图27和28描绘了嵌套在壳体中用于覆盖升降点的关闭装置。
图29显示了船体的典型主体平面。
图30和31显示了船体线型的模型。
具体实施方式
本发明提供了一种改进的可转换船舶。
参照图1可以看到，船舶包括双体船，该双体船带有两个相邻的船体1以及像通常造船时一样永久地连接两个船体的上梁或甲板结构2。
船舶还包括一个或几个浮力移动平台。依照一个示例性实施例，图1显示了平台3，位于平台的每个端部上的是可展开坡道，这样，平台和坡道构成滚上滚下平台。图2和3显示了前坡道4和后坡道5。优选地，坡道为可折叠的双折类型。在折叠位置，它们可保护由船舶所运输的装载物不受波浪和浪花的影响。
参照图4，显示了浮力移动平台，在浅水构造时，其位于较低位置3，在双体船位置时，其位于较高位置3’。所示的前坡道4和后坡道5位于较高位置4’和5’。
参照图5和6可以看到，船舶包括喷水类型或螺旋桨和舵类型或喷射类型的推进装置20或者任何其它系统。
图8示意描绘了双体船在尾浪下的变形。相邻船体和连接结构在斜向浪的扭转下被扭曲。图9示意描绘了在横浪下的变形。横向波周期性地启闭双体船的横截面。图10示意描绘了在顶头浪或静载荷下的一个船体的变形。如图10所示，两个平行的导向件跟随船体梁的变形，变得交叉。参照在图8-10所描绘的各种浪下的双体船的变形的示意图，显然可以看到，刚性平台与双体船的相邻船体之间的连接部导致移动装置的有限容许偏差情况下的磨损状况，或者当容许偏差扩大以涵盖船体变形时导致其它磨损和冲击状态。
船舶还包括在图11-22中示意性描绘的移动装置。移动系统设计用来允许在波涛汹涌的海面上使平台3进入提升位置或下降位置，在下降位置，平台3提供了允许减少船舶吃水的附加浮力。
参照图11可以看到，依照本发明的一个示例性实施例，有关双体船的平台的移动装置可以通过如下升降点和导向件制成：
需要至少三个、优选四个升降点来提升或下降平台。参照图11，四个升降点10能保证该运动。
与附着于平台的相应的销8相联、且收容在两个双体船船体之一的壳体凹进部分中的一个竖直导向件7，阻止提升期间的任何相对纵向运动。两个相邻船体1和1’保证平台3的横向位置。侧向惯性力从平台3通过导向件8/7传递给船体1以及通过两个点9传递给船体1’，这两个点9上装备有阻尼器以减少相应的冲击。
参照图12，关于导向件，当在尾浪下的纵向扭曲小时，本发明提出了另一实施例，如下：
与附着于平台的相应的销8相联、且收容在两个双体船船体中的每个的壳体凹进部分中的一个竖直导向件7，阻止提升期间的任何相对纵向运动。两个相邻船体1和1’保证平台3的横向位置。侧向惯性力从平台3通过四个点9传递给船体，这四个点9装备有阻尼器以减少相应的冲击。
依照本发明的另一个实施例，平台的横向相对运动被其中一个船体上的导向件阻挡。参照图13可以看到，与附着于平台的相应的螺母8’相联、且收容在两个双体船船体之一的壳体凹进部分中的一个竖直导向件7，阻止提升期间的任何相对纵向运动。该导向件7和螺母8’保证平台3的横向位置。侧向惯性力从平台3通过导向件8’/7和两个点9传递给船体1，这两个点9装备有阻尼器以减少相应的冲击，如果有的话，还会阻挡转动。
参照图14，对于阻挡平台的可能的转动的导向件，本发明提出了另一个实施例：
与附着于平台的相应的螺母8’相联、且收容在两个双体船船体之一的壳体凹进部分中的两个竖直导向件7，阻止提升期间的任何相对纵向和横向运动。
各升降点在如图15-22所示的每个末端25和26铰接。
在海上，移动装置则独立于船体变形。在较高位置，可转换船舶为如图18所示的双体船。在图19中的中间位置，一渠道形成在平台底部下方两个船体之间。这种渠道改善了进入后勤船舶12的井形甲板的水量，消除了在进入船舶的船体与井形甲板底部之间产生冲击的吸入效应。
依照本发明的一个示例性实施例，移动装置由四个升降点制成。这些点中的每个的尺寸都设计成，当一个点不起作用时，可以执行移动。这些点中的每一个都能够容易地、快速地断开。该冗余允许平台不用锁就可以在任何位置停止，甚至在带有乘客的情况下。
平台被锁定在工作位置，以保证平台不会受到移动装置的故障、搁浅冲击和碰撞的影响。更具体地说，图18和20显示了船舶处于双体船构造(图18)和浅水构造(图20)时在较高位置和较低位置的锁11，锁11连接船体和平台。锁可以制造成销或支架，或者可伸缩的销或支架，或者机械锁闩的形式。
图21示意描绘了在船坞状态的船舶。
依照一个示例性实施例，所铰接的升降点可以由直接作用在移动平台(图19)上或者经由联结两个升降点的铰接臂(剪形装置)作用的双动缸10制成，或者可以由液压致动器、螺旋千斤顶、链式起重器、钢丝和线性绞车、齿轮齿条副或其它任何合适的系统制成。对此，也可以利用上述系统的组合或提供双向动力的任何其它装置。在末端25和26铰接的这些升降点10允许平台在独立于双体船在海上的任何浪变形的船体之间自由运动。升降点10由电动单元或液压单元27(图5)提供动力。这些升降点10可以在两个方向致动。平台3的运动可以从双体船桥部或船舶的任何其它部分进行控制。
依照本发明的一个示例性实施例，所铰接的连杆和升降点可以制成铰接升降点。图22显示了用铰接在平台3与升降点25之间的连杆28和升降点10制成的这种铰接点26的一个例子。
为了使提升系统的总高度最小，尤其是在可转换船舶在如图19所示的井船坞船舶12内部使用的时候，升降点可以制成在船体25上以及在平台26上铰接的可伸缩缸10。
图15-17描绘了利用双动缸组合的可伸缩升降点。在控制台24上附着于船体1的两个缸22提升或降低通过导向件23较好地引导的第三缸21的连接部25。第三缸21通过铰接的连接部26附着于平台3。依照另一个实施例，可以用连杆代替第三缸。
在如图18-22所示的示例性实施例中，各个升降点10的同步避免了平台变形和提升系统的过载。该同步通过对各个升降点的原动力的控制(电动、液压等等)来执行，或者通过对各个升降点的位移的控制来执行，或者通过其它任何系统来执行。
依照一个示例性实施例，图23和24通过成形底部横构件13示意描绘了位于双体船的两个船体1的底部的连接部，其用于限制双体船在波涛汹涌的海面上的横向变形。因此，这样制成的结构允许双体船独立于下文所述的移动平台3而保持刚性。在附图所描绘的示例性实施例中，这些横构件13优选为翼形，以便产生确保提高速度的局部上推效果。
这些横构件13可装备如图23所示的移动襟翼14，以便可以根据质心和海浪状况调节船舶的平衡。这些襟翼也可以用作航行时、尤其是在波涛汹涌的海面上航行时的稳定器。当这些横构件位于最低位置时，这些横构件嵌套在平台3的底部中。
依照图29-31所示的一个示例性实施例，双体船的主体平面包括球鼻艏15和球型艉16。在很浅的水中，该主体平面使浮力达到最大。
依照图29-31所示的一个示例性实施例，双体船船体的后主体被分成两个部分。上部分17是带有较宽的后主体的标准艉，以在高速时流体动力地支撑船舶，并减少节距。下部分16是终止于推进系统的深艉。艉鳍流线型结构19可以联接两个部分16和17。图29中所示的部分分别为：带有球鼻艏15的前主体、带有最终由艉鳍19支撑的球型艉16的后主体和上标准船尾17。也可以考虑后主体的其它配置。
依照图4所示的一个示例性实施例，平台船体3的前主体和后主体形状应适于向前向后航行。
双体船深艉收容推进系统。该推进系统可以为喷液类型，或螺旋桨和舵类型，或任何其它类型。优选由喷液装置20提供推进，喷液装置20带有如图5所示的定向喷嘴和换向喷口。这些喷液装置对称地布置在两个侧向船体1上，并尽可能地靠近底部，以便用于浅水构造。
依照一个示例性实施例，也可以在船体的前部分设置侧推器。
依照本发明的一个示例性实施例，无论移动装置如何，通过导向件7上的柔性襟翼、或通过可伸缩装置、或通过任何其它装置，船体壳可以在平台的任何位置都保持齐平。图25和26描绘了导向件7和销8方式的柔性襟翼18。图27和28描绘了以升降点嵌套方式的机械关闭装置19。
在运输中(图1)或在浅水中(图2)，依照本发明的船舶具有的构造用于：
当平台在提升位置时，即使在波涛汹涌的海上也具有相当快的速度能力；
在运输位置和浅水位置具有极好的机动性；
在运输位置具有极好的海浪保持；
当在波涛汹涌的海面上航行时，在平台操纵期间具有极好的安全性；
明显减少吃水，允许非常近地靠近海岸线，平台位于下降位置时，其运行表面在水平面之上，前坡道的存在进一步减少水越过的量；
在浅水中，宽的浮力表面给予质心以低灵敏度，并允许装载物分配方式灵活性大。
仍然必须清楚地明白，本发明不局限于所述实施例和/或上文通过不限制性的例子所提到的实施例，它包含其全部替换形式。

Claims (26)

1.一种可转换船舶，当以恒定的排水量航行、将装载物装载到未装备海岸线或在公海中装载到后勤船舶上时，吃水发生变化，其特征在于，其包括：
双体船，其两个船体像造船时一样在上部分上通过甲板或梁永久地组装在一起，和
双体船的推进系统(包括转向系统)，其设计成可以在浅水中减少吃水航行或者深吃水航行，和
一个或几个位于双体船两个船体之间的浮力移动平台，其没有刚性地连接到这些船体上，并在船舶的一端或各端上设有或未设有可展开坡道，和
独立于船舶在波涛汹涌的海面上的任何变形的铰接移动装置，其使在公海上在没有劈开的情况下在高位置和低位置之间操纵平台成为可能。
2.如权利要求1所述的船舶，其中，有关双体船的平台的移动装置由如下制成：
一个导向系统，和
至少三个升降点，优选为四个，每一个在两个末端铰接。
3.如权利要求2所述的船舶，其中，导向系统由相邻船体之一上的一个竖直导向件和附着于平台的相应的销制成。
4.如权利要求2所述的船舶，其中，导向系统由与附着于平台的相应的销相联的、两个双体船船体的壳体上的一个竖直导向件制成。
5.如权利要求2所述的船舶，其中，导向系统由相邻船体之一上的一个竖直导向件和附着于平台的相应的螺母制成。
6.如权利要求2所述的船舶，其中，导向系统由与附着于平台的相应的螺母相联的、一个双体船船体的壳体上的两个竖直导向件制成。
7.如权利要求3、4、5和6所述的船舶，其中，阻尼器安装在平台与相邻船体之间。
8.如权利要求1所述的船舶，其中，平台通过船体与平台的连接部被锁定在工作位置。
9.如权利要求1所述的船舶，其带有多余的升降点，以便运输乘客。
10.如权利要求1所述的船舶，其带有中间停止位置，允许在没有由吸入效应引起的阻挡的情况下进入后勤船舶的船坞。
11.如权利要求8所述的船舶，其中，锁可以制造成销或支架，或者可伸缩的销或支架，或者机械锁闩的形式。
12.如权利要求3、4、5和6所述的船舶，其中，升降点可以由双动缸制成，或者由铰接臂制成，或者可以由液压致动器、螺旋千斤顶、链式起重器、钢丝和线性绞车、齿轮齿条副或其它任何系统制成。
13.如权利要求3、4、5和6所述的船舶，其中，升降点可以由铰接连杆和权利要求12中所述的升降点的组合制成。
14.如权利要求3、4、5和6所述的船舶，其中，升降点通过权利要求12和13的组合制成。
15.如权利要求3、4、5和6所述的船舶，其中，升降点是同步的。
16.如权利要求1所述的船舶，其中，船体还在它们的底部分通过横向设置的前和后翼形横构件进行连接，当平台下降至与水接触时，前和后翼形横构件被接收于在平台的下侧形成的凹陷内部。
17.如权利要求16所述的船舶，其中，横构件安装有成形襟翼。
18.一种可转换船舶，其具有：双体船；一个或几个位于双体船两个船体之间的浮力移动平台；和移动装置，其使在高位置和低位置之间操纵平台成为可能，其中船体装备有球鼻艏和球型艉，以及其中船体的后主体形状被分为两个部分，第一部分由上部分的标准艉构成，第二部分由在下部分、终止于推进系统的深球型艉构成。
19.如权利要求18所述的船舶，其中，艉鳍流线型成形结构联接后深艉和后上艉。
20.如权利要求18所述的船舶，其中，推进系统为对称地布置在两个侧向船体上的喷液类型。
21.如权利要求18所述的船舶，其中，当作为双体船航行时，喷液装置以非常规深吃水的方式使用，当船舶由平台支撑时，喷液装置像往常一样使用。
22.如权利要求18所述的船舶，其带有设置在两个船体中的每一个的前面的辅助推进器。
23.一种可转换船舶，其具有：双体船；一个或几个位于双体船两个船体之间的浮力移动平台；和移动装置，其使在高位置和低位置之间操纵平台成为可能，其中，平台的下部分成形为适于向前向后航行。
24.一种可转换船舶，其具有：双体船；一个或几个位于双体船两个船体之间的浮力移动平台；和移动装置，其使在高位置和低位置之间操纵平台成为可能，其中船体壳体在平台的任何位置都保持齐平。
25.如权利要求24所述的船舶，其中，壳体通过带有弹性垫圈襟翼的移动导向件嵌套保持齐平。
26.如权利要求24所述的船舶，其中，壳体通过带有弹性垫圈襟翼或机械关闭装置的升降点嵌套保持齐平。
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