CN101365621A - 双吃水深度的船舶 - Google Patents

Abstract

一种包括呈大致闭曲面的船体的船舶，包括在甲板平面的起重机、在该船体内部的压载舱以及用于为了改变船舶的吃水深度而允许水进入该压载舱的压载控制单元，其中该船体包括具有第一宽度的窄下部，该下部在从龙骨平面到加宽平面的高度上延伸；以及具有比该下部更大宽度的上部，该上部从该加宽平面向上向甲板平面延伸，其中该压载控制单元适于压载该船舶以在运输模式下具有相对浅的吃水深度，以使得该宽上部当船舶正行进时在水平面以上，并且适于压载该船舶到在起重模式下相对深的吃水深度，以使得该加宽平面至少当船舶基本固定不动以及起重机处于起重位置时在水平面以下。浅吃水深度模式提供了增加的运输速度以及为了更好的操作性能提供了改善的运动特性，例如在管道铺设工作期间。在起重工作期间，低吃水平面提供了改善的稳定性。

Description

双吃水深度的船舶

本发明涉及一种包括呈大致闭曲面的船体的船舶，该船舶包括在甲板平面的起重机、在该船体内部的压载舱以及用于为了改变船舶的吃水深度而允许水进入该压载舱的压载控制系统。

已知将诸如用于半潜式平台的支撑结构之类的海上建筑物在相对浅的吃水平面(draft level)漂浮到它们的部署位置，同时该半潜式支撑结构由一个或多个拖船拖拽。该支撑结构包括两个平行的、基本水平的可压载浮体以及置靠该浮体上的竖直的支撑柱。在部属位置，该支撑结构被压载到相对深的吃水平面，以便得到一个具有低重心的稳定构造。载有碳氢化合物处理和/或勘探设备以及船员宿舍的上层建筑在水平面以上安全距离处由起重机连接到该支撑结构的立柱。

用于举起石油或天然气平台的上层建筑的起重驳船可以具有1200吨或以上的起重能力，并且需要在风平浪静的海面工作。为了增加稳定性，该起重驳船是相对宽的。但是，这个增加的宽度使得这些驳船在这些宽型船舶的固有频率接近约7-8秒的平均波浪周期时易受到波浪力矩。因此，已知的起重船和驳船具有有限的工作窗口，会在各种情况下产生不希望的横摇运动。

因此，本发明的一个目的是提供一种具有改进的航行性能和减少横摇运动的起重船。本发明的另一目的是提供一种可以用于在相对大浪时铺设管道或者起重准备或者通用建筑工作的起重船。本发明的再一目的是提供一种具有大工作窗口和有限停工时间的多用途起重船。

在此，本发明的船舶的特征在于，船体包括具有第一宽度的窄下部以及具有比该下部更大宽度的上部，该下部在从龙骨平面到加宽平面的高度上延伸，该上部从该加宽平面向上向甲板平面延伸，其中压载控制系统适于压载该船舶以在浅吃水深度模式下具有相对浅的吃水深度，以使得该宽上部在水平面以上，并且适于压载该船舶到在起重模式下相对深的吃水深度，以使得该加宽平面至少当船舶基本固定不动以及起重机处于起重位置时在水平面以下。

当船舶卸掉压舱物时，吃水线将由该窄下部限定，以使得该船舶在用于更高的运输速度和工作(除了起重之外)条件的在浅吃水深度模式下，具有良好的运动性能。优选地，工作的横摇周期将高于12秒，优选地高于14秒。在运输期间，起重机可处于基本水平的运输位置，起重臂沿甲板平面延伸。获得例如15节或更高的工作速度。在具有减少的横摇运动的船舶的浅吃水深度模式下，也可以进行提起重物之前的准备活动(包括起重机装卸较少负重的工作)，在该工作期间船舶可以是基本静止的、系泊的、处于动态定位的或以相对低速航行的。以这种方法，相比仅可以在单个、相对巨大宽度下被操作的起重船，增加了工作窗口。

在起重工作期间，船舶基本固定并且被压载，从而相对宽的部分被浸没，例如浸没到在水平面下2米和3米之间。起重机的起重臂朝上放置，并且可以以稳定的方式举起例如最高达5000吨的负重。在起重期间，相比运输模式，横摇周期被减少到例如约10-12秒，比得上在起重期间的已知起重船和驳船。

优选地，船体具有大致T形横截面，以便实现在该宽上部和该较窄下部之间的突然变化，并且在浅吃水深度模式和起重模式之间的变化需要相对小的吃水平面变化。该T形横截面还得到两个明确限定的不依赖吃水平面的工作模式，就像例如具有在从船舶的下部到上部时逐渐变化的宽度的船体的情况。T形船体的横向部分可以例如由纵向方向上的侧向延伸部分形成。

根据本发明的船舶可以在下部具有0.6至0.9倍于上部的宽度的宽度，优选地0.6至0.8倍，最优选地0.7至0.8倍于上部的宽度。上部的高度H_u可以是0.2至0.5倍于从龙骨平面到甲板平面的高度H_o，优选地0.2至0.4倍于高度H_o，最优选地0.3至0.4倍于高度H_o。具有相对大宽度的上部包括两个从船舶上的起重机位置延伸的纵向的侧面延伸部分，该侧面延伸部分优选地延伸0.5至0.9倍于船舶的长度L_o，更优选地0.6至0.8倍，最优选地0.7至0.8倍于船舶的长度L_o。根据本发明的船舶的一个实施例具有例如180米的总长，36米的下部宽度，47米的上部宽度以及18米的从甲板平面到龙骨平面的高度。

起重机可以位于船舶的船尾附近，以便在运输模式下起重臂支撑在船舶的甲板上。在优选的实施方案中，除了具有起重能力，船舶被布置为铺管船，其中管道运输轨道沿船舶的长度方向在起重机下延伸。在浅吃水深度模式下，可以连接管道节段并且可以将管道沿流水工作线(firing line)供应到海底。因为浅吃水深度模式得到减少的横摇运动，可以在大浪的状况下继续铺管工作，而不必丢弃管道。在一个实施方案中，管道出口点位于船尾，管道运输轨道在起重模式下位于水平面以下，该出口点由水密门关闭。该管道的流水工作线位于甲板平面以下，在甲板上留下空闲区域给体积大的甲板载荷。在起重工作期间，该管道出口点是密封的，例如通过双层水密门密封。

在根据本发明的一个实施方案中，下压载舱位于该下部内并且上压载舱位于该上部内，该上和下压载舱通过该压载控制系统填满和排空，该上压载舱在起重期间提供反倾斜力矩，同时该下压载舱用于吃水深度控制。位于不同平面的分开的压载舱能够通过该压载控制系统实现船舶的重心和浮力的最佳配置，以最优地适于特定工作，特别是运输、铺管或起重。

双层甲板优选地支撑在基本平坦的压载舱之上，上(工作)甲板与该舱的顶面间隔一定距离。舱顶面上的外部增强结构提供硬度和稳定性。因为在压载舱内部不必包括支撑结构，在压载期间没有空气被滞留在压载舱内部的气袋中，这导致排除了舱内的水流运动，由此实现了改善的稳定性。双层甲板的构造还允许对于上甲板的焊接不会损坏舱顶面上的抗腐蚀涂层。

在一个实施方案中，为了将起重机和相对小的负重的重心布置到起重机的竖直旋转轴线上，在起重机上设置平衡块装置。以这种方式，当船舶在运输模式下时，起重机可以举起诸如例如最高达100吨的小负重，而不会侧倾，同时具有360°的旋转自由度。

将参照附图详细解释根据本发明的多用途双吃水深度起重和铺管船舶的一些实施方案。在附图中：

图1显示了根据本发明的双吃水深度铺管和起重船舶的侧视图，

图2和图3分别显示了图1的船舶的上甲板和铺管甲板的俯视图，

图4显示了图1的船舶的后视图，

图5显示了根据本发明的船舶的立体仰视图，

图6显示了示意性横向截面视图，以及

图7和图8分别显示了在起重模式下和浅吃水深度模式下根据本发明的船舶的立体图。

图1示出了起重和铺管多功能船舶1，该船舶包括在甲板上的起重机2以及用于将管道或电缆4铺设到海底5的流水工作线3。起重机2的臂6可以处于起重位置8，在该起重位置它是直立的，或者可以处于运输位置9，在该运输位置它一般平行于船舶的甲板10延伸。

船舶的船体12呈大致的闭曲面。“闭曲面”意味着船体没有穿过吃水线的圆柱形结构，但是具有闭合的周线作为吃水线。船体12具有高为H_l的相对窄的下部26以及高为H_u的相对宽的上部27。该宽上部由从加宽平面28向上延伸到甲板平面16的侧面延伸部分25形成。在龙骨平面15和甲板平面16之间的船舶1的总高用H_o表示。

在龙骨平面15，船舶在船尾20设有用于推进的推进器17和用于动态定位和保持位置的推进器18和19。为在运输模式下和在起重模式下都保持距离，护舷物18’和18”位于不同的吃水平面D1，D2。

示意性地示出了包括计算设备和数据输入装置的吃水深度控制系统30，该吃水深度控制系统控制将水供应到上和下压载舱31，32的泵，如代表电力控制线或光电控制线的线33示意性地示出。通过吃水深度控制系统30，可以选择性地填充压载舱31，32以获得其中宽上部27在水平面以上的浅吃水平面D1。在吃水平面D1，用于铺设管道4的流水工作线35位于水平面以上。在吃水平面D1的运输中，起重机2处于其中臂6搁在支撑36上的锁定位置。在吃水平面D1的工作状况下，臂6被升高后，起重机2可以使用。以使得在铺管期间实现最佳的横摇状态的方式给舱31，32压载。压载舱31沿着侧面延伸部分25的全长延伸。

一旦通过压载控制系统30将舱32压载到起重的吃水平面D2，宽上部27的侧面延伸部分25部分浸没，例如超过2米深度。现在流水工作线35位于水平面以下，该流水工作线的船尾出口45被水密门40封闭。现在，可以提高起重机2的臂，并且可以提起负重。动态压载隔舱31存在于船体12内部以形成负载的平衡块并且以阻止侧倾，在压载控制系统30的控制下根据起重机2的角度位置来填充该舱。

图2示出了起重机甲板10，起重机绕其的竖直旋转轴41略微旋转。在压载控制系统30的控制下填满或排空在后部45中延伸的动态压载舱31，31’，以阻止当提起负重时船舶的侧倾。

在图3中，显示了用于铺管工作的流水工作线35，管道在船尾20通过出口45(在托管架结构上方，该托管架结构在图中没有示出)离开船舶1。侧面延伸部分25、25’包括压载舱31、31’并且在183米的从船头47到船尾20的船舶总长L_o上沿例如134米的长度L_s延伸。

如从图4可以看到的，起重机2包括用来将起重机和例如最高达100吨的小负重的重心保持在竖直旋转轴线41上的压载单元50，以便对于较浅的吃水平面D1，能够在装卸小负重的情况下以零倾斜旋转360°。如图4所示，在起重的吃水平面D2，出口45在水平面以下，并且在此情况下由水密门40封闭。甲板平面的高度H_o例如是18米，在船体中央的侧面延伸部分25的高H_u例如是6米。侧面延伸部分的下部位于例如9米的高度H_l，并且侧面延伸部分宽度W_s例如是5米。

图5给出了本发明的船舶的船体形状的总概观。如在图6中可以看出，主工作甲板10通过桁架51被支撑在与所述舱31的平坦顶面50间隔一定距离处。空气通风管52、53位于甲板10和所述舱的顶面50’之间的空间中，该空间可以具有例如2.1米的高度。由于桁架51位于压载舱51的外部，它们给所述舱提供强化作用，而没有在舱的顶面处引起空气滞留，滞留空气可以导致不稳定。另外，可以在上(工作)甲板上进行焊接，而不会损坏舱顶面的抗腐蚀涂层。可以看出下部26具有例如35米的宽度W_l，同时上部27具有46米的宽度W_t，每个侧面延伸部分25，25具有5.5米的宽度W_s。

最后，图7和8示意性地示出了处于浅吃水平面D1的在运输模式下的船舶1和处于深吃水平面D2的在起重模式下的船舶1。应注意，虽然涉及浅吃水深度模式工作的实施例为铺设管道，但是可以设想到其他工作，诸如起重准备、通用建筑和膳宿服务等。

Claims (12)

1.一种包括呈大致闭曲面的船体(12)的船舶(1)，包括在甲板平面(16)的起重机(2)、在该船体(12)内部的压载舱(31，32)以及用于为了改变船舶的吃水深度而允许水进入该压载舱的压载控制单元(30)，特征在于，船体(12)包括具有第一宽度(W₁)的窄下部(26)，该下部在从龙骨平面(15)到加宽平面(28)的高度(H₁)上延伸；以及具有比该下部(26)更大宽度(W_t)的上部(27)，该上部从该加宽平面(28)向上向甲板平面(16)延伸，其中该压载控制单元(30)适于压载该船舶以在运输模式下具有相对浅的吃水深度(D1)，以使得该宽上部(27)当船舶正行进时在水平面以上，并且适于压载该船舶到在起重模式下相对深的吃水深度(D2)，以使得该加宽平面(28)至少当船舶基本固定不动以及起重机(2)处于起重位置时在水平面以下。

2.根据权利要求1的船舶(1)，其中该船体(12)的横截面是大致T形形式。

3.根据权利要求1或2的船舶(1)，其中该下部(26)的宽度(W₁)是0.6至0.9倍于该上部的宽度(W_t)，优选地0.6至0.8倍，最优选地0.7至0.8倍于该上部的宽度。

4.根据权利要求3的船舶(1)，其中该上部(27)的高度(H_u)是0.2至0.5倍于从龙骨平面(15)到甲板平面(16)的高度(H_o)，优选地0.2至0.4倍于高度(H_o)，最优选地0.3至0.4倍于高度(H_o)。

5.根据权利要求1，2，3或4的船舶(1)，其中该上部(27)包括两个从船舶上的起重机位置延伸的、纵向的侧面延伸部分(25，25’)，该侧面延伸部分优选地0.5至0.9倍于船舶的长度(L_o)，更优选地0.6至0.8倍，最优选地0.7至0.8倍于船舶的长度(L_o)。

6.根据权利要求1-5中任意一项的船舶(1)，其中该侧面延伸部分(25)的位置与该起重机(2)的位置相关以在该起重机(2)的位置处产生浮力。

7.根据上述权利要求中任意一项的船舶(1)，其中管道运输轨道(35)沿船舶的长度方向在起重机(2)下延伸。

8.根据权利要求7的船舶(1)，其中管道出口点(45)位于船尾(20)，该管道运输轨道(35)在起重模式下位于水平面以下，该出口点由可打开的密封件(40)关闭。

9.根据上述权利要求中任意一项的船舶(1)，其中下压载舱(32)位于该下部(26)内并且上压载舱(31)位于该上部(27)内，该上和下压载舱(31，32)通过该压载控制单元(30)填满和排空，该上压载舱(31)在起重期间提供反倾斜力矩，同时该下压载舱(32)用于吃水深度控制。

10.根据上述权利要求中任意一项的船舶(1)，包括间隔一定距离支撑在基本平坦的压载舱(31)上的甲板(10)。

11.根据上述权利要求中任意一项的船舶(1)，其中为了将起重机和相对小的负重的重心布置到起重机的竖直旋转轴线(41)上，在起重机上设置平衡块装置(50)。

12.一种船舶(1)，该船舶(1)在浅吃水平面下具有低阻力性能，导致在运输期间高的运输速度或低的燃料消耗。

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