TW202015967A - 船舶、停靠船舶的方法及包含單樁及船舶的系統 - Google Patents

Abstract

一種船舶(7)，包括至少一船體以及定義出所述船舶(7)的向前方向(8)的船首部分(6)。船首部分(6)包括至少一可彈性變形的護舷(9)，在橫向方向上以給定的曲率(10)至少部份地橫越所述船首部分(6)延伸並且在所述橫向方向上具有至少一彎曲的接合表面(10)。接合表面(10)面向所述向前方向(8)並且適於在船舶(7)停靠在一結構(1)時接合所述結構(1)。

Description

船舶、停靠船舶的方法及包含單樁及船舶的系統

本發明關於船舶的停靠，特別是運輸船艦，抵靠於結構上，例如是但不僅限於海上結構，包括風力電廠設備的單樁。

當操作海上風電廠時，必須將維修人員以及設備等等運送到風電廠以進行維修、保養等等。這通常使用運輸船艦通過海上而完成。這些運輸船艦需要能夠停靠在各種不同種類的設備例如平台、風力渦輪機基礎或者其他船艦上。

為了停靠的目的，船艦通常被以其本身的發動機動力壓靠在設備的一適合的登陸結構上。對於設置於單樁上的風力渦輪機來說，登陸結構通常是以一適合間距與單樁排列的一對垂直的保護柱，從而特別是保護單樁免於刮傷或凹陷，後者潛在地危害單樁的結構的完整性。

這種保護一單樁風力渦輪機基礎的保護柱的例子特別是可以從公開專利申請案GB2473490、GB2520094以及GB2489679被找到。

然而，提供並且維持海上的單樁上的登陸結構，涉及額外的成本並且因此存在至少一經濟上的誘因來避免使用登陸結構。相反地，這提供基礎建設問題，現有的運輸船艦，例如公開於GB2473490、GB2520094以及GB2489679中的那些，特別適於停靠在現有的登陸結構上。這使得他們不適合用於例如直接停靠在單樁，因為會增加刮傷、凹陷或者甚至危害單樁結構完整性的風險。

更具體地說，GB2520094具有位於一鍥形裂縫的兩側的兩筆直的護舷，專門用於接合傳統登陸結構的保護柱。

GB2489679公開使用兩個或以上，特別是三個，凸面朝前的護舷，其被適於接收並且接合一或兩個保護柱的間隙分開。

有點類似地，GB2473490公開了大量凸面朝前的護舷，其被適於容納並接合一個或兩個保護柱的間隙分開。

基於此現有技術，本發明的第一目的在於簡化海上結構，特別是但不僅限於用於海上風力渦輪機的基礎的單樁。

基於此現有技術，本發明的第二目的在於提供可以停靠於缺乏保護登陸結構的結構的船舶，特別是但不僅限於風電廠設備的單樁。

基於此現有技術，本發明的第三目的在於提供除了能夠停靠在缺乏保護登陸結構的結構以外，還能夠在存在登陸結構的情況下停靠在登陸結構。

根據本發明的第一方面，這些目的中的至少一些目的是藉由包括至少一船體以及定義出所述船舶的向前方向的船首部分來實現，其中所述船首部分包括至少一可彈性變形的護舷，在橫向方向上以給定的曲率至少部份地橫越所述船首部分延伸並且在所述橫向方向上具有至少一彎曲的接合表面，其中所述接合表面面向所述向前方向並且適於在該船舶停靠在結構時接合所述結構，特徵在於，從所述向前方向沿橫向方向所見，所述護舷包括至少一凹入接合表面。

藉由提供至少一凹入接合表面，相較於現有技術的凸面護舷的衝擊點，抵靠於結構的圓形部分的衝擊及壓力區域，特別是單樁的圓形外部彎曲，能夠被減少。其可進一步允許大面積的摩擦接合，以在人員以及設備的轉移過程中固定船首相對於單樁的側向以及垂直位置抵抗海浪與潮流。

根據本發明的第二方面，這些目的中的至少一個目的是藉由停靠船舶的方法來實現，其中根據第一方面的船舶被以船舶的發動機動力壓抵於結構上。

根據本發明的第三方面，第一目的可藉由無保護柱的單樁用於海上風力渦輪機的基礎的用途來實現。藉由實施本發明的第一方面以及第二方面來改變用於維修海上風力渦輪發電機的船舶以及方法，可以避免用於海上風力渦輪發電機的單樁上的登陸結構的保護柱的昂貴建造以及維護。

根據本發明的第四方面，這些目的中的至少一個目的是藉由包括單樁以及根據本發明第一方面的船舶的系統來實現。

根據本發明第一方面的第一優選實施例，凹入接合表面的彎曲包括沿彎曲的至少一圓扇形。此允許彎曲被匹配於船舶經常停靠的結構，從而最大化摩擦並且最小化衝擊力。

根據本發明第一方面的再一優選實施例，圓扇形具有大於1公尺(meter)的半徑，優選地介於3至10公尺、更優選地介於4至8公尺並且最優選地介於5至7公尺。此使得船舶特別適合風力渦輪機的單樁，但也適合其他大維度的基礎結構，例如漂浮式風力渦輪機基礎。

根據本發明第一方面的另一優選實施例，圓扇形的中央位於船舶的前方，優選地筆直向前與船舶的向前方向一致。此有利於使用船舶的主要引擎停靠船頭。

根據本發明第一方面的再一優選實施例，船舶還包括佈置於可彈性變形的護舷與至少一船體之間的至少一可塑性變形的元件。這種可塑性變形的元件提供船舶衝撞區域，從而保護單樁抵抗船舶的破壞性衝擊。與單樁不同，可塑性變形的元件能夠以相較於例如海上單樁修理的成本微小的成本在岸上修理或更換。

根據本發明第一方面的另一優選實施例，沿向前方向所見，至少一可塑性變形的元件位於可彈性變形的護舷的背後上的一凹槽中。此允取在靠近護舷的潛在衝擊區域附近可互換地設置可塑性變形的元件，因此確保船舶要停靠抵靠的結構(例如單樁)的良好保護。

根據本發明第二方面的優選實施例，結構為海上結構。因而可以避免昂貴的提供以及維護海上結構上的登陸結構。當根據該方法的另一優選實施例，海上結構是風力渦輪機的單樁時，這是特別有利的。

現在將基於非限制性示例性實施方式並參考圖式來更詳細地描述本發明，在圖式中：

首先翻到圖1，諸如風力渦輪發電機的海上單樁基礎的結構被部分示出。根據本發明，單樁1在不包括傳統登陸結構的意義上是新穎的，包括佈置在梯子前面的間隔件3上的兩垂直保護柱2，具有梯級4以及導桿5，全部佈置於單樁1上，如圖4以及圖5中所繪。間隔件3以及/或者柱體的布局是在在停靠過程中來自於船舶的衝擊或過大的推進力的狀況下時，它們-而不是單樁1-會變形，從而保護後者。此外，可能會損害油漆的保護層並且將鋼暴露在腐蝕性的鹽水中的摩擦磨損，將位於保護結構上而不是單樁1上。萬一保護柱或登陸結構的其他部分損壞，對其進行修理或更換會比更換整個單樁1的成本低很多。

最常見的是，單樁1包含已被埋入海床的樁或管與風力渦輪機或任何單樁基礎所應用的塔架之間的過渡件。在下文中，這種過渡件被認為是新穎的單樁1的一部份，因為它們在現有技術中通常是傳統單樁上保護結構所位於的部分。

此外，在圖1中，船舶7的船首6被繪示出。船舶7可以是單一船體船舶或者如雙體船的多數船體船舶。船舶的船首6優選地如箭頭8所指示的不指向船舶7的向前方向，但一般地平坦跨越那個方向。一般而言，船舶至少在一船首或多個船首上基本上是對稱的，並且箭頭8因而也定義出船舶7的縱向中心線。單一的護舷9被佈置在船舶7的船首6上。當未被任何重大外部力量影響時，即當沒有被船舶7壓抵於任何東西上時，從向前方向8看，護舷具有大致凹入的形狀10。如可見的，至少從垂直投影看，護舷9的凹入的形狀10大致具有呈圓扇形的彎曲。此圓扇形的半徑r可以相應於其最常停靠的單樁1的半徑，如此確保大接觸表面，從而使護舷能夠接合於單樁1的大面積，並且避免任何可潛在損壞單樁1以及危害其結構的完整性的大力量點，或者通過刮傷塗佈於鋼上的油漆來暴露鋼。於此同時，在通常包括如橡膠的高摩擦表面的護舷9與塗漆的鋼單樁1之間獲得良好的摩擦。此摩擦使得船舶7的船首6在來自於船舶7的引擎的壓力下保持穩定抵靠單樁1，條件是風力、波浪以及潮流不要過大。應該理解的是，在此上下文中的停靠應當被廣泛地理解，以及盡可能將船舶相對於單樁1或其他結構在設備以及/或者人員的轉移期間保持穩定的過程。

現在翻到圖2，具有三個護舷9、9a的船舶7的船首6的替代實施例被繪示出。如圖1中所示，單樁1是新穎的類型，不具有登陸結構的保護柱2。這裡有兩個側護舷9，每一側護舷9從向前方向8看包括大致凹入的形狀10。所有三個都具有優選的圓扇形彎曲，具有匹配於單樁1的半徑的半徑r。如果船舶7有必要停靠於現有技術的單樁1上，中央護舷9a可以是可伸縮的，以允許容納保護柱2以及/或者傳統登陸結構的梯子。在一種選擇中，當壓抵於保護柱2上時，中央護舷9a可以被壓抵於彈簧以及/或者減震系統上。在另一種選擇中，中央護舷9a可以是比側護舷9實質上更軟，從而當側護舷9被船舶7壓抵於單樁1上時藉由保護柱2而彈性變形。如果這單樁1是具有小於單樁與護舷9、9a的系統的一構成部分的半徑的單樁1，護舷9、9a的半徑r為此被設計出來，這三個實施例中的任一實施例的中央護舷9a也可以允許良好的接合。典型地，單樁1的半徑僅在過去數年內一直增加，因此，如果護舷9的半徑r匹配於上一代的單樁1，則幾乎是固有的向後兼容性。據此，為匹配於目前以及未來單樁半徑並確保向後兼容性，圓扇形優選具有在3至10公尺區間之內的半徑，優選在4至8公尺之間，並且最優選在5至7公尺之間。然而，舉例來說，如果根據本發明船舶7被設計用於停靠於示例性實施例中使用的單樁1以外的其他結構上，較小的半徑也可以被使用，例如從1公尺起。

作為如上所述的中央護舷部9a的一種選擇，單一護舷9可以包括數個具有預定曲率的扇形9、9a，例如圖3至5中所繪示出的，其中具有半徑r的側護舷部以及中央護舷部9b以適合的凹槽9c隔開。如從圖3可見，多個彎曲的護舷部分在直接停靠於沒有登陸結構的單樁1時可提供良好的接合，但如從圖4及5可見，同時允許停靠於具有傳統登陸結構的保護柱2的傳統單樁1a。通過與圖6比較可見，凹槽不需要如圖3至5中所繪示的實施例中一樣寬，但是可以更窄以允許更多用於接合單樁1的接合表面。曲率可以是相同的，即半徑r用於護舷的所有三個接合部分，不同護舷區段之間的半徑也當然可以不同或者它們可以沿著護舷9、9b的各個凹入部分變化。這同樣適用於其他公開的實施例。也就是說，當整個護舷是由數個單獨護舷9、9a製成時，半徑可以針對各個凹入護舷9、9b變化。

現在翻到圖7，根據本發明船舶7的另一優選實施例被繪示出。如以下描述的此實施例的額外特徵全部可應用在且可實現在先前描述的實施例中，反之亦然。船舶7在距新穎的單樁1的近距離被示出，例如在接近以停靠在新穎的單樁1的過程中。儘管所示出的單樁1是沒有保護柱2的登陸結構的新穎的單樁1，對於技術部分顯而易見的是，護舷9中的凹槽9d允許容納傳統的登陸結構並因此停靠傳統的單樁1a。

為進一步保護脆弱的單樁1以抵抗可能損害單樁1以及整個風力渦輪發電機的結構完整性的衝擊，船舶可進一步裝有衝撞區域。衝撞區域包括佈置於船舶7的船首6以及護舷9之間的可塑性變形的元件11、11a。這種可塑性變形的元件的構造本身是已知的，且其構造細節對於本發明而言是次要的。它們可以包括金屬蜂巢狀結構或者類似細胞或框架狀結構。在所示的實施例中，衝撞區域包括佈置於船首6與護舷9之間的可塑性變形的元件。如果來自於船舶7抵靠於單樁1的衝擊或壓力太高而不能被可彈性變形的護舷9所吸收，可塑性變形的元件11將會產生變形，而不是單樁1。然而，至少與修理或更或海上單樁1相比，替換或修理可塑性變形的元件可以在下一次港口服務時以極低成本進行。此外，或者作為可塑性變形的元件11的替代，從向前方向8所見，藉由被容納於護舷9的背後中的合適的凹槽，一個或多個可塑性變形的元件11a可以被佈置在船舶7的船首6以及護舷9之間。如在上面的中央部分9a中所描述的那樣，彈簧與減震的系統也可以僅與其前面的可彈性變形的護舷9、9a，9b使用，如在船舶7的向前方向8上所見。

圖1是根據本發明的具有單一護舷的船舶的船首的上視示意圖，其直接停靠於單樁結構； 圖2是根據本發明的具有多個護舷的船舶的船首的對應於圖1的視圖； 圖3是根據本發明的具有替代實施例的護舷的船舶的船首的對應於請求項1的視圖； 圖4是在停靠過程中圖3的船舶的船首相對具有傳統登陸結構的單樁於一角度的視圖； 圖5是圖3的船舶的船首頭停靠在具有傳統登陸結構的單樁的視圖； 圖6是圖1至5的護舷的的替代形狀的上視示意圖；以及 圖7是具有單個護舷以及由可塑性變形的元件形成的衝撞區域的船舶的船首上視示意圖。

Claims (12)

1. 一種船舶，包括至少一船體以及定義出所述船舶的一向前方向的一船首部分，其中所述船首部分包括至少一可彈性變形的護舷，在橫向方向上以一給定的曲率至少部份地橫越所述船首部分延伸並且在所述橫向方向上具有至少一彎曲的接合表面，其中所述接合表面面向所述向前方向並且適於在該船舶停靠在一結構時接合所述結構， 特徵在於，從所述向前方向沿所述橫向方向所見，所述護舷包括至少一凹入接合表面。
2. 如請求項1所述的一種船舶，其中該凹入接合表面的彎曲包括沿該彎曲的至少一圓扇形。
3. 如請求項2所述的一種船舶，其中該圓扇形具有大於1公尺(meter)的一半徑，優選地介於3至10公尺，更優選地介於4至8公尺，並且最優選地介於5至7公尺。
4. 如請求項2的所述一種船舶，其中該圓扇形的中央位於船舶的前方，優選地筆直向前與船舶的向前方向一致。
5. 如請求項1至4中任一項所述的一種船舶，還包括佈置於該可彈性變形的護舷與該至少一船體之間的至少一可塑性變形的元件。
6. 如請求項5所述的一種船舶，其中，沿向前方向所見，該至少一可塑性變形的元件位於該可彈性變形的護舷的背後上的一凹槽中。
7. 一種停靠船舶的方法，其中如前述任一請求項所述的一種船舶被以該船舶的發動機動力壓靠於一結構上。
8. 如請求項7所述的一種方法，其中該結構為一海上結構。
9. 如請求項8所述的一種方法，其中該海上結構是一風力發電機的一單樁。
10. 使用沒有保護柱的一單樁於一海上風力發電機的基礎。
11. 一種系統，包括一單樁以及如請求項1至6中任一項所述的一船舶。
12. 如請求項11所述的一種系統，其中該單樁沒有保護柱。

Images