CN85109429A - 系泊装置 - Google Patents

Abstract

系泊装置包括一个在水底之上一段距离处的主体，例如在水底上面定位的一个塔，该塔带有一个承载重物的向下延伸的结构，该结构能绕塔顶的一个垂直轴线和一个水平轴线在枢轴上转动并且其下端借助于一个或多个刚性臂与一个浮动装置连接，从离开浮动装置的方向看，所述刚性臂与载重结构的连接点位于塔的垂直轴线的那一边。

Description

本发明涉及一系泊装置。该装置包括一个装在水底之上一段距离处的主体，并且借助于连接装置相对于所述水底基本上固定地定位，该主体可以是一个置于水底的塔。一个可摆动的支柱将塔的下端和水底相连，它具有浮性或者借助于链锚固在一个浮筒上。所述主体有一个可绕垂直轴线旋转的支承物，该支承物支承一个可绕水平轴线摆动的承载了重物的结构，该结构已与一个连接物件相连而该连接物件至少能承受拉力并能被装到或者已被装到一个浮动装置（例如一艘船）上。

这样一种系泊装置是从例如法国专利说明书2420475或欧洲专利申请0105976得知的，这种已知类型的系泊装置的功能类似于一个在浮动装置和主体之间的弹簧，该弹簧随着负荷的增加而变得刚性更足。

对于系泊装置，人们必须研究由风和船旁水流施加的力以及波浪产生的力合成的所谓“主要的力”。这些力作用的结果，根据它们的值，将使浮动装置离开已经系泊好该装置的主体而移动一定距离。

然而波浪的力也引起运动，人们能区别这种运动和一种叠加了频率与波浪频率有关的高频运动的低频慢速运动，那种缓慢的运动与浮动装置的固有频率有关。

所述运动使浮动装置，例如一艘油船，有必要在有风、水流和波浪产生的负荷时仍然能进行运动。

已知系泊装置的缺点是随着负荷的增加，弹簧作用变得更硬，于是自由运动受到限制。浮动装置通常是一艘油船，它具有这样一个质量，使它在所发生的力的影响下总要动，结果系泊装置的连接物件和部件会超载并随即损坏。

本发明的目的在于对此提供一种解决方案。根据本发明，用一种非常简单的方法达到了这个目的。其中，连接物件已被连接于载重结构的一点或多点，从离开浮动装置的方向看，这点或这些点位于悬挂该结构的支承物的垂直轴线以远。根据本发明，连接点的位置从浮动装置看是在载重结构的重心以远的地方，这具有意外的效果，即当负荷增加时，弹簧的作用起初（适当地说，就在那个时候）减小并且在适当时候提供一个较大的运动自由度。

所述主体最好由一个塔构成，所述结构可以由一个物体，例如一个围绕该塔的环构成。该环从上面看可以具有任何形状，比如圆形、多边形、矩形等等。

所述结构也可以是一个张开的U形或马蹄形，其开口的方向是离开浮动装置的方向。该实例的优点是所述结构不可能与塔相撞。

所述结构朝向浮动装置的一侧最好比装有一个或多个连接构件的那一侧承载更重。

连接构件最好是一个刚性臂。它可以是一根单一的杆，但是也可能用两根彼此独立地、可转动地与浮动装置和所述结构连接的杆。由于船舶绕其纵轴摇摆运动，这是需要的。

由欧洲专利申请0105976可知，两个分开的刚性杆本身是已知的。

在根据本发明的一个最佳的实施例中，所述支承物可以有两个向相反方向延伸的枢轴，每根轴承载一个常有重物的结构，每个结构在其轴线以外的地方借助于它自己的连接构件与浮动装置相连。所述结构和连接构件可以彼此独立地在枢轴上转动。所述的具有水平轴线的枢轴接头保证了向下悬挂的结构只能在平行于主体垂直轴线的平面内摆动，因此，所述结构与刚性臂的连接最好包含一个万向支枢。

从前面引证的欧洲专利申请0105976可以看到，一个具有一个可绕垂直轴线旋转的支承物的塔是已知的。塔的相对的两侧带有两个用管子构成的且下端有一重物的结构，但是悬挂支承由一个万向节构成。

在上述最佳实施例中，必须避免刚性臂与所述结构的带有重物的那部分之间的冲突。根据本发明可以做到这一点。其中，每个结构由一个空间框架构成。这个从支承物处的悬垂平面开始的空间框架有一个带有重物的部分和一个与臂连接的部分，这两部分分别位于平行于枢轴的平面内并且互相隔开。这样，臂相对于所述结构的绕枢轴的运动保持离开重物及重物的支承部件，于是重物和臂便存在于分开的平面内。

如果所述结构用链悬挂，而支承物做成一个环的形状，则用至少三个在不同方向延伸的绕性构件如链或可绕枢轴转动地连接的杆来悬挂该结构便可得到结构相对于塔的稳定的定位。

但是这样一种结构也是可行的，即，其中刚性臂只有一个具有水平轴线的，与浮动装置相连接的枢轴接头和一个与之平行的，具有水平轴线而与一个封闭环形式的结构相连接的枢轴接头。该结构用可在枢轴上转动的或挠性的构件从支承物上悬挂下来，该可转动的或挠性的构件位于通过支承物垂直轴线和通过分别连接浮动装置及该结构的臂的枢轴接头的中心的垂直的平面中。由于枢轴接头具有水平的轴线，因此借助于在系泊装置轴向中心平面内的可转动或可弯曲的构件的悬挂，所述结构本身就能跟随船只沿后者的纵向轴线摇摆运动。

现在参照附图对本发明作进一步的说明。

图1是表示根据本发明的系泊装置的一个实施例的侧视图。

图2是表示一个替换的实施例的顶视图。

图3和图4是说明发明原理的曲线图。

图5是清楚地显示已知技术与本发明之差别的一个曲线图。

图6是关于若干可能的实施例的曲线图。

图7是对图6的说明。

图8是另一实施例的原理的侧视图。

图9是图8的前视图。

图10是图8的顶视图。

图11和12是进一步改进的实施例的顶视图，而图13表示属于它的侧视图。

图1显示了一个刚性地安装在海底2上的塔1。一艘油船3系泊于该塔。塔的这一端装有一个可绕塔的垂直轴线旋转的环，该环用至少三根缆索5支承一个围绕塔并作为一个整体承载的环6，例如这个环由一个填充混凝土的弯曲成圆形的中空物体构成。

所示的环6在水面之上，但是当然也可以位于水下。这样一个环能起一个防撞器的作用。为这个目的，参考了在此之前尚未公开的荷兰专利申请8302024。

根据本发明，现在，油船已被用一个连接件7与环6相连接，该连接部件能承受拉伸负荷并且已经在分别位于环4或塔1的垂直轴线以远的一处或多处8与环6相连。连接部件7可由缆索构成，但最好由一个刚性臂构成，其可能性在图2的实施例中表示。图2从顶视角度表示所述结构形成一个开口的U形9，它也是用缆或杆10从一个环4悬挂下来并可摆动。

连接构件包括两个刚性臂11和12，这两个臂分别在位于环4的旋转轴线那一边并同时在悬挂点那一边的13和14处与结构9相连接，这两个臂在15和16处分别与油船3连接并可绕一个水平的横向轴转动。

在图3和图4中，显示了一个曲线图，其水平的X轴上分别标示结构6或9的位移，而沿垂直轴F标示在作用于油船的力的影响下，在连接构件7，11，12中分别产生的力。

图3表示一个根据已知的连接构件连接在重物的重心处的情况的力-位移曲线图。这种情况意味着在图1中连接构件连接在垂直轴线的位置或者如法国专利说明书2420475的图1所示，连接构件连接在垂直轴线的右边。

图3中的曲线图表示随着负荷的增加，弹簧变得更硬。

图4表示，如果根据本发明，连接点位于重心之外会发生的情况。人们从中可以看到，当力小且位移更小时，弹簧比较硬，但是当负荷增加时，其刚性减小，从而使不可避免的运动的自由度增加，于是有害负荷的危险也就减少。

图5是一个类似的曲线图，它用曲线17表明，在一定情况下，弹簧的作用以哪种方式发生改变。曲线18表明在那种情况下，如果采用本发明，变化将是怎样的。

在这个曲线图中，纵轴上的“A”表示对主要力的负载水平，这些力是由风、水流和波浪产生的。

在横轴下面，线19表示叠加了根据线20的高频运动的慢速运动的轨迹。

如果所述运动导致在X轴上B处的一个最大偏离，则图5的曲线表明，用已知的系泊装置这将导致在C点水平的一个负载水平，而根据本发明，这只会导致在D点水平的一个低得多的负载水平。

在图6中，表示出图1的塔1上悬挂着一个载有重物的环6，悬挂点4和6之间的高度用H表示。造成位移的力用F表示，而位移的距离用X表示。如图7所示，力的接合点在环本身上。

环的直径是20米，环的厚度是2米，塔的直径是6米。

图6显示了若干曲线，它们因高度H而不同。在H为4米时，起初变软的弹簧很快又变硬了，这发生在动程约为4米的地方。

当H为4.5米时，发生这一情况的动程为6米，高度为4.74米时，对应的该动程为7.25米，而当H＝5米时，该动程为8.5米。图中没有显示高度为7米时的换向点。对于所述的实施例来说，等于或大于5米的高度也没有意义，因为采用了一个环，这个环移动6米就将与塔相接，如果用一个U形结构，则肯定能产生垂直的位移。

这个曲线图说明，悬挂高度也起一定作用，这一点是重要的。

这是根据力矩的比较而得出的。如果有一个向上直到悬挂点的杆，如图所示位于重心处的环的重量，总有一个分力。在起始位置，该分力为0，随着动程的增加，理论上它会增加到无穷大。

在环上的连接点和船之间的力F的作用线离悬挂点4有一段距离，这个距离是变化的。力F与所述距离的乘积构成一个反力矩，这个反力矩必须与重力分量到悬挂点的距离之积的力矩相平衡。

力F的作用线到悬挂点的距离的长度是变化的。随着负荷的增加，该长度起初增加，然后由于所述作用线通过重心这个事实而又减少，这就解释了曲线圈的换向点。

图8、9和10与一个最佳实施例有关，它包括一个与船22连接的塔21，塔顶装有可绕图中所示的具有垂直轴线的轴承24旋转的一个支承物23。所述支承物有水平枢轴25和26，这两个枢轴分别支承着各带一个重物29和30的空间结构27和28。进一步往里，在轴承24的垂直转动轴线之外，分别有带刚性连接臂33，34的枢轴接头31和32。刚性连接臂33，34借助于水平枢轴35，36连接到船22上。

在所示的实施例中，重物和连接点31，32分别在水面以上，但是也可能各自位于水下。

在图11的实施例中，用具有水平轴线的枢轴39和40将一个刚性臂连接到船37上。所述刚性臂的处端有一个矩形框架部分41，该框架部分的42和43处借助于具有水平轴线的枢轴与载有重物的结构44相连。在这种情况下，该结构有一个矩形框架，这个框架用两根在垂直的中心分界面内的链46和47从塔45上悬挂下来。

船37绕纵轴的摇摆运动，通过臂38传递给载有重物的结构44。由于该框架被仅用两根链挂在所述中心分界面中，因此使这种情况得以发生。

图13为显示用链46和47悬挂的侧视图。

图12披露了另一种结构，刚性臂49借助于单根水平枢轴51与船50连接，并借助于平行于枢轴51的两个枢轴53和54与载有重物的结构52相连。结构52的框架做成一个长的多边形，在这种情况下，也是分别用两根链46和47从塔45上悬挂下来。

根据从图8到图13的实施例也说明了本发明所依据的原理能以多种形式被应用。所有的实例都采用一个置于海底上的塔。但是如果用一种不同的方法进行海底方面的维修，也可采用本发明的原理，条件是被连接的结构要考虑更大的运动自由度，例如，以一个浮筒的形式出现。然而这只是一个在连接构件与负重结构连接的地方装万向枢轴的问题。

Claims (9)

1、系泊装置，包括一个装在水底之上一段距离处并通过连接装置相对于所述水底基本上固定定位的主体，该主体可以是一个置于水底的塔，一个可摆动的主柱将主体的下端与水底相连，该立柱有浮性或有一个用链锚定的浮筒，所述主体已装有一个可绕一垂直轴线旋转并支承一个可绕水平轴线摆动的载有重物的结构的支承物，该结构已与一个至少能承受拉伸负荷并能连接到或已连接到一个如一艘船之类的浮动装置上的连接构件相连接，其特征在于，连接构件已连接于载重结构上的一点或多点，从离开浮动装置的方向看，这一点或多点的位置是在支承该结构的支承物的垂直轴线以远。

2、根据权利要求1的系泊装置，其特征是，连接构件为一刚性臂。

3、根据权利要求2的系泊装置，其特征是，连接构件包括两个彼此独立地、可绕枢轴转动地连接于浮动装置和所述结构的刚性臂。

4、根据上述一项或多项权利要求的系泊装置，其特征是，所述结构包括一个围绕主体的环。

5、根据上述一项或多项权利要求的系泊装置，其特征是，所述结构呈张开的U形或马蹄形，其开口的方向是离开浮动装置的方向。

6、根据上述一项或多项权利要求的系泊装置，其特征是，所述结构上朝着浮动装置的一边比装有一个或多个连接构件的那一边承载更重。

7、根据权利要求1和3或5的系泊装置，其特征是，所述支承物有两个相反方向延伸的枢轴，每个枢轴支承着一个带有重物的、悬挂在它上面的结构，而每个结构在位于中心轴线以外的一点处、借助于一个它自己的连接构件与浮动装置相连接，并且所述结构与连接构件能彼此独立地绕枢轴转动。

8、根据权利要求7的系泊装置，其特征是，每个结构包括一个像空间框架那样的、从悬挂在支承物的枢轴平面开始的空间结构，它有一个承载重物的部分和一个与臂连接的部分，这两部分都在平行于枢轴轴线的平面内但彼此分开，这样，臂相对于该结构的绕枢轴旋转的运动就保持与重物及重物的支承部分脱离。

9、根据权利要求1、2和4或6的系泊装置，其特征是，刚性臂只有一个与浮动装置连接的具有水平轴的枢轴接头和一个与该枢轴接头平行的、与制成封闭环形的结构连接的、具有水平轴的枢轴接头;所述结构用可绕枢轴转动的或可弯曲的构件从支承物上悬挂下来，这些可绕枢轴转动或可弯曲的构件位于通过支承物垂直轴线和分别与浮动装置及所述结构连接的臂的枢轴接头的中心的平面内。

Images