TW202021864A - 用於從船舶轉移物體至離岸結構的系統以及方法 - Google Patents

Abstract

用於從船舶(1)轉移物體(12)至離岸結構(2)的系統。系統包括具有弔重纜線(10)的電驅動的弔重機構(6)。系統適於對應船舶的檢測到的運動移動弔重纜線(10)。系統包括適於提供與從所述離岸結構(2)上的參考點到所述船舶(1)的檢測距離有關的數據的至少一範圍感測裝置(14)以及適於獨立於所述至少一範圍感測裝置(14)而提供與所述船舶(1)的檢測到的運動有關的數據運動參考單元。

Description

用於從船舶轉移物體至離岸結構物的系統

本發明關於用於從船舶轉移物體或人員至離岸結構的系統，特別是但不僅限於離岸風力渦輪機。

本發明起初用於離岸風電廠的運作以及維修，但可應用於多種其他離岸運作。此種運作可能需要維修組員被通常稱為組員轉運船艦的船舶航行到離岸位址。在離岸位址，構成組員或者組員的一部份的人員需要從船舶被轉移到結構以進行維修。並且，設備或貨物可能需要被轉移。結構通常是固定結構，例如固定基礎上的風力渦輪機或平台，但也可以是錨定或非錨定的浮動結構。同樣地，人員將需要從結構上轉移回到船舶。

由於海浪，無論是局部風引起的浪或是來自遠方的浪，船舶都會運動並且通常會相對於要進行轉移的結構進行移動。這種相對運動對人員的安全轉移構成了危險。

正常對策是將使用船舶的推進和操縱系統將組員運輸船的船首推抵於安裝於離岸結構上的保護登陸結構上，以在船首與登陸結構之間產生摩擦。離岸結構，例如位於登陸結構的單樁上的風力渦輪機通常包括與單樁以適當距離佈置的一對垂直的保護柱，從而特別是防止單樁被船舶刮傷或壓凹，後者可能損害單樁的結構完整性。用於攀登離岸結構的梯子佈置於在更靠近該結構的柱子之間，因此保護登陸結構在柱子保護人員免受船舶的船首撞擊的意義上是具保護性的。

為緩衝並增加摩擦，船首通常配有橡膠墊。如果海浪不太大，在沒有相對運動的意義上，這會使船首與保護登陸結構保持永久接合，這可能會危害安全轉移。然而，如果海浪變得太大，在船首與結構之間的接合會有突然滑開的風險，並且船舶的船首會有沿著結構突然急速運動，在垂直方向向上或向下、往側邊或遠離結構。如果這在人員將要抓住梯子的把手並且踩上梯子的梯級的關鍵時刻發生，將會使人員在轉移途中吊掛在安全線上。即使人員受保護登陸結構的柱子，並且仍可能能夠抓住梯子並開始攀爬，這絕非理想情況。

假使事情依計畫進行，攀爬本身也是有點困難的工作，鑒於人員穿著救生裝以及其他可能限制他們的動作並增加重量的裝備。因此，已建議使用弔重機構來輔助攀爬。在WO2014/128459中找到一個這種例子，在此通過引用將其合併。

除了輔助攀爬之外，WO2014/128459還建議不僅使用弔重機構來支撐攀爬，還用它來將船舶上的轉移載體從船舶提到結構上的平台。

儘管WO2014/128459的兩個實施例彼此相當不同，分別是輔助攀爬與提起載體，兩者都建議使用與結構(而不是船舶)相關的未指定量測裝置，來保持船舶的運動的追蹤，並且相應地控制弔重機構，如此在人員穿著救生裝站在船舶的甲板上並且通過吊帶附接於弔重纜線時，或者當轉移載體位於碼頭或船舶的夾緊機構中時，使弔重纜線保持拉緊狀態。而且，當使轉移載體降低到甲板時，轉移載體的運動可以匹配於船舶的運動。實際上，未指定量測裝置已以裝設於結構上的一個或兩個雷射測距儀實施，沿著登陸結構向下朝向停靠的船舶的甲板。

然而，WO2014/128459的建議解決方法，如果要在沒有保護登陸結構，特別是沒有梯子的離岸結構上實施它們，則存在一些缺點。這兩者都大大增加了建造和維護離岸結構的成本。拆除梯子會減少結構的複雜性並且也自然地減少了結構的鋼材消耗。

一個缺點是需要專門的轉移載體，這又需要特殊的設施，例如碼頭或夾緊裝置，以使它分別在裝載或進入或卸載或退出設備或人員的期間保持固定在船舶的夾板上。第二個是如果船舶在從船舶轉移到離岸結構的期間突然地滑移，缺乏對人員的保護。如果船舶突然地滑移，如果人員沒有立刻被向上吊起離開受傷路徑，人員會突然發現他們自己懸在半空中，冒著被船舶撞擊的風險。

下降，帶來其他問題。只要船舶位於雷射測距儀下方，人員的運動就很可能匹配於船舶的運動。然而，如果船舶水平地滑出雷射測距儀的視野，轉移就必須要暫停或放棄。也就是說，人員必須被吊起向上遠離船舶夠遠，以在船舶從新停靠時，即便在高高的浪上，確保他不會被船舶撞擊。只有在雷射測距儀再次與船舶接觸後，才能恢復下降。如果船舶基於某種原因無法再次停靠，就必須完全放棄下降，因為此人無法無限期地懸掛在吊帶中。相反的，必須放棄下降並且將人員吊起回到結構上。

反過來，這又帶來了建立故障安全弔重機構的進一步的問題，從而，例如在電源故障的情況下，仍然可以將人吊起回到結構上。

基於此背景，本發明的目的是提供一種用於在不使用梯子的情況下將物體從船舶上轉移到離岸結構的系統，且其不遭受上述缺點並且同時允許在沒有保護性降落結構的結構上的轉移。

基於本發明的第一方面，此目的是藉由用於從船舶上轉移物體至離岸結構的系統來實現，所述系統包括佈置於所述離岸結構上且適於移動弔重纜線的電驅動的弔重機構，其中弔重纜線附接至所述弔重機構，且所述弔重機構包括適於附接於所述物體的附接手段，所述系統更包括至少一範圍感側裝置，適於提供從所述離岸結構上的參考點到所述船舶的檢測距離有關的數據，其中所述系統適於從所述至少一範圍感側裝置接收所述數據並且對應所述檢測距離移動所述弔重纜線，其中所述系統更包括運動參考單元(motion reference unit，MRU)，適於獨立於所述至少一範圍感測裝置而提供與所述船舶的一檢測到的運動有關的數據，並且其中所述系統適於相應於船舶的所述檢測到的運動移動所述弔重纜線。

藉由引入運動參考單元，在離岸結構上的弔重機構成為包括船舶在內的大型系統的一部分。將船舶做為系統的集成部分並且從其中加入運動參考數據，允許弔重機構的控制器併入船舶的移動的數據，即使船舶不在範圍感測裝置的視野之內。繼而，這允許弔重機構的控制器與船舶同步地持續上下控制弔重運動，而不需要範圍感測裝置。因此，不再需要將人員遠遠的吊起至安全距離並且在恢復下降程序之前等待直到船舶再次停靠，相反地，當船再次停靠時，可以保持更短的安全距離且可以以更短的起始距離恢復下降。

根據本發明的第一方面的第一優選實施例，運動參考單元包括在所述船舶上的至少一運動參考單元。運動參考單元很容易取得並且至少在停靠程序期間能提供足夠的精準度。

然而，根據本發明的第一方面的另一優選實施例，運動參考單元可以附加地或替代地包括用於外部定位數據的接收器。比起單獨依賴加速計或陀螺儀，使用外部運動參考的運動參考單元經過長時間跨度更為可靠。 根據本發明的第一方面的另一優選實施例，系統更包括用於所述電驅動的弔重機構的緊急電源供應器。即便正常電源供應故障，此允許人員可以視情況被吊起到平台上或降低到船舶上。

根據本發明的第一方面的另一優選實施例，緊急電源供應器包括不間斷電源供應器。此將，允許人員至少在特定的時間範圍內可以視情況被吊起到平台上或降低到船舶上，即便正常電源供應故障，或者如果在給定的時間範圍內船舶的停靠變成不可能時作為最後措施被吊回平台上。

根據本發明的第一方面的另一優選實施例，離岸結構更包括附接於外部電源的電源供應電纜。此提供兩個主要優點。第一個是它將能夠從船舶上的發電機提供更長持續時間的電源供應，例如，如此以更換緊急電源供應器，如果有安裝。第二個是它將可能轉移人員到完全沒有電力的結構。這可以是已經切斷與外部電源的連接的風力渦輪機，且風力渦輪機因而無法自行供應或者通過連接接收任何電源。如此一來，用於弔重機構的電力可以由船舶供應。

根據本發明的第一方面的另一優選實施例，外部電源是船舶上的發電機，特別是獨立於船舶的電氣系統的發電機。此允許電力以用於離岸結構的系統電壓直接供應而不用從在船舶上可能使用的任何系統電壓轉換。

根據本發明的第一方面的另一優選實施例，弔重機構包括吊臂。使用吊臂，允許待轉移的人員在弔重程序中與結構保持安全距離。

根據本發明的第二方面，目的藉由用於從船舶轉移物體至離岸結構的方法來實現，其中使用根據本發明的第一方面的系統。現在將基於非限制的示例性實施方式以及圖式來更詳細地描述本發明，在圖式中：

首先翻到圖1，船舶1，例如組員運輸船艦，被示出停靠於離岸結構2，例如風力渦輪發電機的單樁基礎。本文中的停靠意指船舶1的船首被壓抵於離岸結構2，在船舶1的引擎動力下。為此，船首包括護舷4，包括具有適於在正常情況下使船首保持與離岸結構2接合而不會損害離岸結構2的彈性以及摩擦特性的材料。儘管船舶的其他部分仍可以移動，但船首相對穩定。然而，如果風、浪或海潮變得過大，總是有船首滑移的風險。

在此停靠的位址可進行轉移物體，特別是人員。如所見的，系統的離岸結構2沒有傳統保護登陸結構以及梯子。待轉移的人員以及其他物體因而必須報吊起到離岸結構2上，即佈置於海面5之上相當距離的平台3上。

為此，弔重機構6，例如具有延伸於平台3的邊緣9上的臂8的吊車7，被提供。弔重機構6更包括弔重纜線10，在端部具有用於將人員勾在上面的附接手段13。應在廣義上理解，弔重纜線10可以包括鋼線，以及適於弔重目的的天然或者聚合物纖維的纜線、繩、索、帶或者類似的長形柔性構件。附接手段13可以包括待轉移的人員12可附接的環或者套圈，反之亦然。

為了人員12的安全轉移，離岸結構包括至少一範圍感測裝置14(僅示於圖1上)，例如包括雷射測距儀，安裝於離岸結構2上的合適參考點，例如平台3的下側，當停靠在離岸結構2時允許它們量測到船舶1的甲板的距離。從所述離岸結構2上的參考點到船舶1，例如其甲板15，量測到的距離，或者與檢測距離有關的數據，通過無線連接20與離岸結構2上的控制裝置16實時通訊。它被接收和處理，以提供輸入給控制機構17，例如用於控制在離岸結構2上的弔重機構6的馬達控制器。馬達控制器的輸入可以通過無線連接21傳送，無線連接可與用於與檢測距離有關的數據的無線連接20相同或不同。一個或多個裝置，例如控制裝置16與控制機構17，可以集成為單一個單元32。

實時接收輸入，允許弔重機構6升起或降低弔重纜線10，附接在其的任何東西因而與船舶1的向上以及向下運動同步，特別是船舶1的甲板15或者船舶1的甲板15的選定部分。此同步幫助保全安全轉移，不僅是從船舶1到平台3，還特別是從平台3到船舶1，因為在人員從甲板被吊起之前船舶可能滑移到人員12下方以及當人員12下降時人員12被升起的船舶1擊中的風險降低。

然而，船舶1不僅可能垂直地滑移還可能側向或者甚至向後。在那些情況中，範圍感測裝置14失去對船舶1的甲板15的追蹤。不知道甲板15的位址，人員12還需要被吊起離船舶1的甲板15足夠遠以確保他不會被船舶1撞擊或者被困在船舶1與結構2之間。

然而，本發明藉由自動程序減少人員12未從船舶1的甲板15被吊離的風險。更具體的說，本發明利用運動參考單元18，適於獨立於所述至少一範圍感測裝置14而提供所述船舶1的檢測距離有關的數據。因此，即便船舶1移出至少一範圍感測裝置14的視野，平台3上的控制裝置16仍然將會收到船舶1的位址的數據，特別是垂直參考。據此，它將仍然能夠發送關於船舶1的垂直位址的實時數據，通過無線連接21至平台3上的控制機構17，並且人員因此仍然可以與船舶1同步地被移上以及移下。即使，有些安全裕度被優選地建置於系統中，此安全裕度也比現有技術中需要的小得多。

運動參考單元18可包括任何合適種類的感測器，例如加速度計、陀螺儀或允許船舶的位址被確定的偵測器，但可以包括絕對外部參考19，例如來自於GNSS或微分GNSS的數據。它也可以依賴追蹤船舶1的移動的加速度計。

如上面提及的，離岸結構2是無梯子的結構。然而，缺少離岸結構2上的梯子以及使用跟隨其後的弔重機構6將人員12與其他物體吊到平台3上的需求涉及其他問題。特別是對於包括控制機構17與範圍感測裝置14的弔重機構6的電源供應的需求。

如果有電力切斷，例如風力渦輪發電機的電網連接22失敗，風力渦輪發電機將處於最糟的情況，無能為力並且被孤立。這萬一在轉移期間發生，被轉移中的人員12將會無助地被吊在半空中，因為沒有向上或下攀爬的可能性。緊急電源供應器因而被提供。優選地，弔重系統包括緊急電源供應器，例如不間斷電源供應器(uninterruptible power supply，UPS)23，適於供應弔重系統6、範圍感測裝置14、控制單元16以及控制機構17合適的時間，允許人員12安全地被吊起到離岸結構2的平台3上或下降到船舶1的甲板15。

然而，儘管UPS 23的使用可以滿足急性緊急情況，它可能不適合用於所有緊急事件。如果在船舶1與需要被轉移的人員12抵達之前，電力失效已經發生很久，UPS沒有用。據此，另一備用電源被提供。此備用電源以電纜線24被提供，可以附接到外部電源，例如發電機25，藉由合適的連接器26。

優選地，電纜線24纏繞於可伸縮纜線捲盤27上，為了電纜線24與連接器26朝向平台3的自動伸縮。在連接器26位於的地方的電纜線24的自由端處或其附近，纜線附接到標籤線29，標籤線29又附接到靠近海面5的離岸結構2。因此，標籤線29將處於人員30，例如藉由船勾31，從適當停靠的船舶1的甲板15可及的地方。抓住標籤線29之後，電纜線可被拉下並且連接到船舶1上的發電機25。發電機25優選地與船舶1的電氣系統分離，因為用於風力渦輪發電機的系統電壓通常不同於船舶上使用的系統電壓。

連接弔重機構6到發電機之後，待轉移的人員12現在就可以被轉移，優選地，但不必然要使用上面描述的使用範圍感測器14以及/或者運動參考單元18的運動同步系統。然後，這允許人員12在電力失效後進入離岸結構2，並且例如重新設立風力渦輪發電機的正常功能。

由此，用於從船舶1安全地轉移物體(例如人員)至離岸結構(例如風力渦輪發電機)上的改進的轉移系統。技術人員將知道，可以在與上述示例性實施例不同的許多變化中設計該系統，而不脫離請求項和本發明的要旨的範圍。

圖1示出根據包含停靠於無梯子的離岸結構的船舶的本發明的系統的示意圖； 圖2示出圖1的無梯子的離岸結構的細節；以及 圖3為系統的相互作用部分的示意圖。

Claims (10)

1. 一種用於從一船舶轉移一物體至一離岸結構的系統，所述系統包括佈置於所述離岸結構上且適於移動一弔重纜線的一電驅動的弔重機構，其中該弔重纜線附接至所述弔重機構，且所述弔重纜線包括適於附接所述物體的一附接手段； 所述系統更包括至少一範圍感測裝置，適於提供與從所述離岸結構上的一參考點到所述船舶的一檢測距離有關的數據； 其中所述系統適於從所述至少一範圍感測裝置接收所述數據並且對應所述檢測距離移動所述弔重纜線； 其中所述系統更包括一運動參考單元，適於獨立於所述至少一範圍感測裝置而提供與所述船舶的一檢測到的運動有關的數據，並且其中 所述系統適於相應於所述船舶的所述檢測到的運動移動所述弔重纜線。
2. 根據請求項1的一種系統，其中所述運動參考單元包括在所述船舶上的至少一加速度計。
3. 根據請求項1或2中任一項的一種系統，所述運動參考單元包括用於外部定位數據的一接收器。
4. 根據前述請求項中任一項的一種系統，更包括用於所述電驅動的弔重機構的一緊急電源供應器。
5. 根據請求項4的一種系統，其中所述緊急電源供應器包括一不間斷電源供應器。
6. 根據前述請求項中任一項的一種系統，其中所述離岸結構更包括附接於一外部電源的一緊急電源供應纜線。
7. 根據請求項6的一種系統，其中該外部電源是所述船舶上的一發電機。
8. 根據請求項7的一種系統，其中該發電機是獨立於所述船舶的電氣系統。
9. 根據前述請求項中任一項的一種系統，其中所述弔重機構包括一吊臂。
10. 一種用於從一船舶轉移一物體至一離岸結構的方法，其中使用根據前述請求項中任一項的一種系統。

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