CN105026254B - 装于船只上的停泊结构 - Google Patents

Abstract

公开了一种用于将适航的船舶抵靠船码头停泊的方法和结构，所述结构包括安装在船舶上的防护板(4)，所述防护板(4)具有可压缩材料层，所述可压缩材料层具有外露的表面。在所述船舶上横向间隔的位置固定有锚点(12)，所述船舶上也固定有两个牵引机构(14)，每个所述牵引机构与每个锚点(12)分别关联。还提供有系绳(10)，以从每个锚点(12)延伸至系绳相联的所述牵引机构(14)，每个所述牵引机构操作为从锚点牵引围绕所述塔架的各自的系绳以推动所述防护板(4)抵靠两个塔架。在停泊过程中，首先驱动船舶行至船码头，使所述防护板抵靠塔架(6)，从每个牵引机构(14)撤出系绳并使得系绳围绕所述塔架中的一个。然后每个系绳分别连接至所述船舶上的锚点，驱动所述牵引机构(14)以牵引围绕所述塔架的系绳(10)以推动所述防护板(4)抵靠所述塔架。控制系统保持所述系绳所需要的张力以固定系船柱。

Description

装于船只上的停泊结构

本发明涉及用于停泊舰、船和其它适航的船舶的系统，尤其涉及用于将这种船舶抵靠一组塔架停泊的系统，所述塔架称为船码头，该组塔架设置在固定的(静止的)或移动的(漂浮的)结构上。在欧洲专利说明书号(European patent specification No)1695902、2316721和2520485，英国专利说明书号2476858和德国专利说明书号102011051469中描述了现有的用于将船抵靠固定的塔架停泊的系统，这些专利说明书中所公开的内容在此通过结合而引用。本发明在海上风电场中有具体应用，该海上风电场中涡轮机安装于人工结构上，并需要定期维护，本发明还应用在其它的海上结构(如油气平台)上的船码头上。它也可用于海上结构的建造中，用于船或漂浮结构的维修，通常多包括旅馆，餐馆，及其供应船。通常该结构具有一对塔架，服务船可在建造和维护期间靠在所述塔架停泊。

在海上风电场中所用的服务船通常具有船首结构(bow structure)，该船首结构具有前防护板(fender)，该前防护板具有可压缩材料层，当船抵靠涡轮机结构停泊时，该可压缩材料层与上述类型的一对塔架接合。通过驱动该马达以推动船抵靠所述塔架，能够使船固定。然而，在这些或其它情形下，需要船的更直接的固定方式，尤其当需要完成大量的工作时。

根据本发明，设置单独的系绳来保持安装于适航的船上的结构上的防护板，该防护板靠在形成上述海上结构的部分的一组塔架上。每个系绳可以为链条或缆绳，但优选包括捆带(strapping)、绳子或织带(webbing)，从固定于船舶上的锚点延伸至塔架并围绕塔架，然后返回到也固定在船舶上的牵引机构。在一些实施方式中，每个系绳可包括材料的结合，例如一段绳索与一段捆带连接，绳索用于牵引牵引围绕各自的塔架的所述捆带，捆带用于固定系船柱。每个牵引机构可操作为分别牵引各自的围绕所述塔架的系绳以推动防护板抵靠塔架，防护板通常为直的，每个牵引机构优选与各自的锚点横向间隔地设置。虽然牵引机构可手动操作，但是通常会使用一些形式的操作系统。

根据本发明的结构可为船舶的一部分，在艇或船上通常船有首结构，或者该结构为用于与船舶配合的组件的部分。这种组件甚至可在船舶之间转移，或为所提供的与相同船舶配合的一系列组件，每个组件具体地分别适合于一种结构的形式，船舶抵靠该结构停泊。

根据本发明的在船码头上将适航的船舶抵靠一对塔架停泊的方法，该方法需要船舶支撑有具有可压缩材料层的防护板，该可压缩材料层具有外露的表面，还需要船舶上横向间隔的位置上固定有锚点，以及需要具有也固定在船舶上以用于保持系绳的两个牵引机构。所述方法包括有步骤：

操纵船舶行至船码头，使得所述防护板抵靠所述塔架接合；

从每个所述牵引机构撤出系绳，并使得所述系绳围绕所述塔架中的一个；

将每个所述系绳分别连接在船舶的锚点上；

驱动所述牵引机构以牵引围绕所述塔架的系绳，以推动所述防护板抵靠所述塔架；

控制所述牵引机构以保持所述系绳的张力以固定系船柱。

通常使用独立的系绳，但在一些实施方式中，每个系绳可以是部分的单独连续的材料长度段。系绳可从一个锚点延伸穿过两个牵引机构至另一个锚点，或者从一个牵引机构延伸至另一个牵引机构，系绳使用单独的材料长度段在小程度上使得停泊过程复杂，但是可利于监视和调整系绳的张力。在船上，牵引机构通常位于甲板，锚点在甲板平面的下方或在船体中，可在船的吃水线下方。

我们已发现用例如聚氨酯(polyurethane)材料形成防护板上的弹性材料的暴露的表面，在大多数海况下，根据本发明的结构的连接可使得船的船首与海上结构稳定接触。在优选实施方式中，防护板的可压缩材料足够柔软以在与塔架接合时被压缩，这样，所述可压缩材料与塔架接触的区域围绕塔架的圆周延伸，通常为围绕塔架的圆周的25％-40％。通过采用直径为500mm的塔架和垂直深度为300mm的弹性材料，这可以使得可压缩材料与每个塔架之间的接触面积超过3000cm²。

通过使用单独的牵引机构来保持所述防护板或结构抵靠所述塔架，每个系绳的张力可单独调整以抵抗船所受到的不同的横向和纵向的力，使船舶的停泊安全稳定。可在船舶上设置传感器以监测这样的力，尤其是横向力，传感器可操作为产生与所述力相应的信号，以指示所述牵引机构，所述牵引机构也可适合于产生分别指示各自的系绳的张力的信号。所述系绳的张力，尤其是差别的张力，可提供用于监测停泊的船的稳定性的额外信息。可安装控制系统以监测这些外部力和系绳的张力，并做出适当的响应。这可以是调整一个或两个系绳的张力以抵抗外部力，或者在极端情况下如果外部的力不能被安全抵抗则从停泊处释放船。这样的控制系统可包括警报器和延时机构，以在这种情况下，在船被释放前，使操作人员能够到达安全处。

当所述结构在具有马达的船上，马达可保持运转作为停泊过程的部分，在不同的操作系统中，所述牵引机构可以这种方式与所述马达结合，以使得系统控制所述机构保持系绳的张力，该系绳的张力结合所述马达产生的驱动力来保持所述防护板和塔架之间所需要的压力。该驱动力可通过马达驱动推进器或喷水器提供，前一种方式为优选。

根据本发明中的结构，船舶的用于系绳的锚点和牵引机构可都位于相同的平面。在这种布置中，锚点之间间距较大，牵引机构布置在中间，然而，通过将每个锚点的位置与其所对应的牵引机构相互垂直的间隔设置，优选为设置在牵引机构的下方，能够更好地固定系船柱。这导致系绳的长度与船舶的水平轴线或纵向轴线成角度地沿斜对角延伸，限定一个可不固定的支点，通过在垂直平面内的旋转使得船围绕塔架旋转。当在系绳上施加较少的总的张力时，这能够使得船响应船所漂浮的水的运动。如果每个锚点与各自的牵引机构在相同的水平面，船舶绕水平轴线的枢转能够使得从塔架延伸的两个系绳长度段或者同时检测到张力或者同时放松。当锚点布置在所述牵引机构的上方或下方时，船的这种枢转在一定意义上提高了系绳的一个长度段的张力而降低了另一长度段的张力，反之亦然。差值可通过每个系绳绕各自的塔架的运动补偿。再次，优选布置是使得所述锚点的间隔大于所述牵引机构的间隔，于是在这种布置中，系绳从他们的锚点到所连接的牵引机构的路线是会聚的。通常，锚点和牵引机构的位置关于船的纵向轴线对称。

现在将通过实施例的方式并结合附图对本发明进行描述，其中：

图1显示了抵靠海上结构的船码头停泊的船；

图2为根据本发明的抵靠船码头停泊的具有船首结构的船的俯视图；

图3为图2中所示的船的侧视图；

图4显示了适用于本发明的结构中的牵引机构；以及

图5显示了本发明的结构中的用于操作牵引机构的控制器单元的控制台。

图1显示了抵靠塔架6停泊的船2，该塔架6形成海上涡轮机结构8上的船码头。接近该结构是通过从船首的甲板到所述涡轮机结构上的合适的配件上。船2通常的载重量大约是28吨。在正常海况下需要大约4-5吨的推力以保持船与船码头稳定接触。本发明可用在更大的船舶上，例如载重量大约100吨需要20吨或更大的推力来保持与船码头接合的船舶。使用本文所描述的停泊结构会节省大量燃料，当然，大的船舶会节省更多的燃料。

图2中所显示的船2是具有防护板4的双体船(twin hulled craft)，防护板4在两个船体的船首之间延伸。图中所显示的防护板是直的，但该防护板可以为弯曲的，如上文所引用的欧洲专利说明书号1695902中的图4所显示。两个船体的船首之间的间隔和所显示的所述防护板的长度大约为5米。在该双体船的船首结构中，所述防护板4包括可压缩材料层，图中显示的该可压缩材料层与海上涡轮机结构8的塔架6接合。通常地，所述防护板上的所述可压缩材料包括天然橡胶或人造橡胶，当然，该可压缩材料可为不同材料的组合。在优选的实施方式中，该弹性材料包括围绕弹性泡沫核心的橡胶套筒。弹性材料可通过任何适当的方式固定于所述防护板，需要记住的是不管采用什么固定方式，该固定方式需要具有抗水性，且尤其能抗海水以便在海上使用。所述防护板通过系绳(ties)10与塔架固定连接，所述系绳10可以为从围绕塔架6的锚点12(图3)延伸至牵引机构14的绳索(rope)、链条(chain)、电缆(cables)、捆带(strapping)或织带(webbing)。一些优选的结构使用的系绳包括连接在一起的一段捆带和一段绳索。所述绳索用于分别围绕各自的塔架牵引捆带，捆带的一端连接到锚点，另一端通过牵引机构牵引至与系船柱固定。所述牵引机构为例如绞车或活塞(rams)，可为能够手动操作的，但在正常情况下由于下述原因为电动或液压驱动。

本发明可设计为采用在船舶的船首沿水平截面或垂直截面延伸的传统的防护板材料。然而，用于本发明的结构中所述防护板上的优选材料包括通常由聚氨酯(polyethylene)或类似材料制成的弹性套筒，该弹性套筒围绕弹性合成泡沫(例如聚氨酯(polyethylene))制成的核心。在具体实施方式中，所述套筒的壁厚40mm，并具有尼龙加固，所述的核心包括密度为100kg/m³的聚氨酯(polyurethane)泡沫。所述防护板的总的横截面可改变，但优选的是大体为圆形或椭圆轮廓，并具有与船舶上的所述防护板的支撑件抵靠的平的或压平的部分。通常椭圆形截面具有大约为500mm的长轴和大约300mm的短轴。这种防护板的一部分被去除以产生深度大约为40-50mm的平的表面，该表面大体平行于所述短轴，该防护板以其长轴与船的纵向轴线对齐地安装于船舶上，所述的平的表面与船上的支撑件接合。平的侧面可通过粘贴的方式固定于支撑梁。但是还可以用额外的捆带或系绳作为预防措施。

从图中很明显的，锚点12和牵引机构14横向间隔设置在船的纵向轴线的两侧，所述锚点12之间的距离大于牵引机构14之间的距离，使得每个系绳的自由段沿大体平行于船的纵向轴线的方向延伸。牵引机构和锚点的精确的几何结构并不重要，虽然通常优选地，锚点12和绞车14对称地位于船的纵向轴线的两侧，且优选地，锚点12和绞车14的间距宽于船停泊所抵靠的塔架的远侧之间的间距。所述牵引机构彼此之间的间距可小于塔架的接近的侧面之间的间距。这样，每个系绳的一段或两段可分别沿纵向方向和横向方向延伸。尤其是在单体船上，牵引机构的在结构上的布置间距大于船舶的锚点的间距是有利的。

从图2中可明显看出，锚点12位于它们各自的牵引机构14的下面。再次地，这也不是必要的，但锚点12通过这种方式定位，系绳对阻止防护板4相对于塔架6向上运动提供了额外辅助。它还对船绕水平轴线的枢转运动提供阻力，该水平轴线由与塔架接合的所述防护板限定。因此锚点通常位于甲板下方及两个船体之间。但是他们的间距可布置的较宽，并安装于船体上，例如，锚点可位于每个船体的船首。

随着船2靠近要停泊的涡轮机结构8，通常船2通过马达(标号为16)驱动使得防护板4与塔架6接合。所述马达可保持运转以使得所述防护板4和所述塔架6之间保持接合压力，一旦系绳装好，它们可通过牵引机构拉紧到一定张力，该张力与马达的力接合以在防护板4和塔架6之间产生所需要的接合力。可在所述防护板上安装压力检测器20以检测所述接合压力。

在本发明的结构中适合使用的牵引机构通常为液压绞车。优选的装置为液压动力的具有导辊的紧凑铝绞车。合适的绞车和控制系统能够从英国的阿姆斯壮液压服务船体有限公司(Armstrong Hydraulic Services Limited of Hull，United Kingdom)获得。尤其适用于本发明的结构中的单元具有低惯性液压驱动马达(low inertia hydraulic motordrive)且没有制动器。绞车滚筒是可见的，但同时防止运动部件与在相同区域操作的人员接触。图4显示了装在船的甲板上的绞车的前视图，从该绞车延伸出绳索用于围绕塔架6固定。

如图4中所显示，绞车14包括容纳有滚筒30的金属盒(例如铁或铝)，该滚筒30上缠绕有系绳的长度段32，在本优选实施方式中，所述系绳32包含有与尼龙绳接合的织物带。所述尼龙绳用于方便织物带的安装，所述织物带最终固定在下文所述的系船柱上。然而，系绳的整个长度可用单一材料。系绳在具体应用中可根据当地的情况和所使用的船舶来选择。所述盒是打开的以在顶部提供通向后侧的通道，并且在前侧提供当船停泊时系绳朝向塔架的路径。滚筒32形成有法兰盘34以控制滚筒上的绳子的横向运动。滚轴36安装在前侧开口的上方和下方，如果需要也可设置在前侧开口的任意一侧。该绞车通过液压马达38驱动，整个单元固定在甲板40上，如图所示。两个绞车通过船上已有的液压系统提供动力(图中未示)。

两个绞车从控制站操作，控制站通常位于船的驾驶室内，以在操控停泊绞车时能够同时控制船的驱动和掌舵。图5显示了操作者所使用的控制器的面板。该面板具有两个操纵杆44和46，操纵杆44和46分别独立地操作各自的绞车，用单独的开关允许在普通模式(50)下进行人工操作，或设置所述绞车使得绳索具有所需的张力，单元54用于设置所需要的张力，每个系绳上的当前的张力显示在屏幕56上。通常两个绳索保持相同的张力，但在一些情形下，可选择不同的张力来抵抗船上的非平衡力(unbalanced prevailing force)。按钮58用于紧急情况，启动该按钮能够去除来自控制系统的动力以及来自绞车液压马达的液压动力，按钮60用于从两个绞车快速释放绳索。

如上所述，两个绞车安装在船的前甲板上，用于使船抵靠在船码头的两个塔架停泊。船被驱动至码头并通过与两个塔架6接触的防护板4来与所述码头接合。船员操作所述操纵杆44和46放出绳索并使各自的绳索牵引围绕塔架的捆带，每个捆带的长度的远端与各自的锚点连接。捆带的每个端部连接的维京连接钩(Viking Link Hook)提供了将所述捆带连接至锚点的准备机构(ready mechanism)。在控制站处于普通模式(50)下，通过操作操纵杆可手动驱动每个绞车，以收起放松的捆带，然后可选择捆带所需要的恒定的张力(52)。然后，绞车拉动捆带至所需的张力，之后该张力可以根据需要调整(54)。控制单元操作为自动绞进和放出以保持所选择的捆带的恒定的张力。依靠操作和海况，在停泊过程中，在捆带和绞车固定系船柱时，船的发动机提供的推动船抵靠塔架的推动力可减小或解除。这是导致有效的节省燃料的重要特征，还使得本发明能够用于将船舶抵靠在漂浮结构上的停泊。

控制器可编程为系绳具有最大容许张力，每个系绳上的所述张力可被连续监测。当任何绳索上的张力到达或超过最大容许张力，两个绞车会自动放出绳索，将船从塔架上释放，并使得系绳仅连接在各自的锚点，当然系绳可从所述锚点被收回。当某一个系绳上的张力达到这种放绳的程度，可听见的或可视的警报被激活，指示在船和码头之间转移是不安全的。如果是由于其它一些的原因需要将船从码头迅速撤回，可按下迅速释放按钮58。这使得绞车滚筒34成为自由轮，船能够没有约束地从码头移走。而且，释放的系绳仍然连接在它们的各自的锚点以随后收回。

优选的控制器使用可编程逻辑控制器(PLC)来编程以控制液压系统，这样保证在功能实现前系统的各个方面是可操作的，当在恒定的张力模式，该PLC监控绞车上的固定载荷和实际载荷，并控制对绞车的液压压力来保持所需要的固定载荷。必要时PLC还激发上面所提及的警报。

在海上结构中，由于海洋运动和风的作用，停泊的船受到来自多个方向的力，本发明的停泊系统可适合于应对这种力，可以安装有波浪传感器22，也可以安装压力传感器24和风力传感器26。这些无论使用哪个，他们所产生的信号可传输至控制器18，该控制器18能指示需要对牵引机构14做出的调整以保持防护板4和塔架6之间所需的压力。如果所述牵引机构通过电或液压驱动，电脑可直接指示他们以使得系绳产生正确的张力。

通过分别监控防护板和每个塔架之间的接合压力，本发明提供的系统可提供对将船抵靠涡轮机结构停泊不安全的天气状况的指示。例如，需要在该两个系绳10之间的张力的差值来保持防护板和每个塔架之间规定的接触压力，如果两个系绳10之间的张力的差值超过给定水平，会产生警报。牵引机构能适用于同时地或在给定期间之后自动释放，使得船自由漂浮在海上并航行到安全的地方。

Claims (20)

1.一种在适航的船舶上的用于将所述船舶抵靠一组塔架停泊的结构，所述结构包括：防护板，所述防护板具有可压缩材料层，所述可压缩材料层具有外露的表面；锚点，所述锚点固定在所述船舶上的横向间隔的位置；两个牵引机构，所述两个牵引机构固定在所述船舶的甲板上，每个所述牵引机构分别与各自的锚点相关联；以及系绳，所述系绳从每个锚点延伸至所述锚点相关联的所述牵引机构，每个所述牵引机构可操作地分别从锚点牵引围绕所述塔架的各自的系绳以推动所述防护板抵靠所述塔架；

其中，每个所述锚点与所述锚点相关联的所述牵引机构垂直间隔地设置且定位在所述牵引机构的下方并且定位在所述船舶的甲板下方。

2.根据权利要求1所述的结构，其中，每个所述锚点位于所述船舶的标准吃水线的下方。

3.根据权利要求1所述的结构，其中，所述防护板是直的。

4.根据权利要求1所述的结构，其中，每个所述牵引机构分别与所述牵引机构各自的锚点横向间隔地设置。

5.根据权利要求1所述的结构，其中，所述两个牵引机构之间的横向间隔小于所述锚点之间的横向间隔。

6.根据权利要求1所述的结构，其中，所述锚点和所述牵引机构的位置相对于所述船舶的纵向轴线对称。

7.根据权利要求1所述的结构，其中，所述船舶具有马达，所述结构包括操作系统，所述操作系统用于连接于所述马达的所述牵引机构，所述操作系统控制所述牵引机构以保持所述系绳的张力，所述张力与所述马达产生的驱动力结合从而保持所述防护板和所述塔架之间的压力不变。

8.根据权利要求1所述的结构，其中，所述结构包括与每个所述牵引机构相关联的导引件，所述导引件用于将各自的所述系绳沿大致平行于所述船舶的纵向轴线的方向分别从各自的塔架引导至所述牵引机构。

9.根据权利要求1所述的结构，其中，所述结构包括用于监测所述系绳的张力的警报单元，其中所述警报单元适于在当一个系绳的张力超过另一个系绳的张力的量预设值时产生信号。

10.根据权利要求1所述的结构，其中，每个所述系绳为连续长度的材料段的一部分。

11.根据权利要求10所述的结构，其中，一连续长度的材料从一个所述牵引机构延伸至另一个所述牵引机构。

12.一种将适航的船舶抵靠船码头的一对塔架停泊的方法，其中所述船舶支撑有具有可压缩材料层的防护板，所述可压缩材料层具有外露的表面；具有在船舶上横向间隔的位置上固定的锚点；以及具有两个固定在船舶的甲板上以用于保持系绳的两个牵引机构，其中每个所述锚点与所述锚点相关联的所述牵引机构垂直间隔地设置且定位在所述牵引机构的下方，并且定位在所述船舶的甲板下方；

所述方法包括以下步骤：

操纵所述船舶行至船码头，以使得所述防护板抵靠所述塔架接合；

从每个所述牵引机构撤出系绳，并使得所述系绳围绕所述塔架中的一个；

将每个所述系绳分别连接在所述船舶的锚点上；

驱动所述牵引机构以牵引围绕所述塔架的系绳，从而推动所述防护板抵靠所述塔架；

控制所述牵引机构以保持所述系绳的张力以固定所述停泊。

13.根据权利要求12所述的方法，其中，每个所述锚点位于所述船舶的标准吃水线的下方。

14.根据权利要求12所述的方法，其中，所述船舶具有马达，所述方法包括使用所述马达驱动所述船舶并使得所述防护板抵靠所述塔架的步骤。

15.根据权利要求14所述的方法，其中，所述方法包括在所述牵引机构已被驱动后继续与所述马达接合并同时控制所述牵引机构的步骤。

16.根据权利要求14所述的方法，其中，所述方法包括在所述牵引机构已被驱动后与所述马达脱离接合的步骤。

17.根据权利要求12所述的方法，其中，所述船码头为固定的结构。

18.根据前述权利要求12所述的方法，其中，所述船码头为漂浮的结构。

19.根据前述权利要求12所述的方法，其中，所述船舶上的所述牵引机构和所述锚点的布置为下述的至少一种：

每个所述牵引机构与所述牵引机构各自的所述锚点横向间隔布置；

和/或

所述牵引机构之间的横向间隔小于所述锚点之间的横向间隔；

和/或

所述锚点和所述牵引机构的位置相对于所述船舶的纵向轴线对称。

20.根据前述权利要求12所述的方法，其中，所述防护板是直的。