船的制作方法
【專利摘要】一種船，包括多個(gè)船體、推進(jìn)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)，所述推進(jìn)系統(tǒng)包括位于所述多個(gè)船體各端部區(qū)域的推進(jìn)設(shè)備，所述控制系統(tǒng)連接至該推進(jìn)系統(tǒng)以控制所述推進(jìn)設(shè)備的運(yùn)行，以便定位所述船體，其中所述推進(jìn)設(shè)備相對(duì)各個(gè)船體的縱向垂直面成角度。這種船體可執(zhí)行如潮汐渦輪機(jī)、波能設(shè)備、敷設(shè)的電纜等地下資產(chǎn)的安裝功能，或者可用來促進(jìn)基礎(chǔ)設(shè)施的安裝以及執(zhí)行檢查水下區(qū)域的功能。
【專利說明】?η
灼口
[0001]本發(fā)明涉及在強(qiáng)流環(huán)境中使用的專用船，用以執(zhí)行如潮汐渦輪機(jī)、波能設(shè)備、敷設(shè)的電纜等水下資產(chǎn)的安裝功能，或者可用來促進(jìn)基礎(chǔ)設(shè)施的安裝以及執(zhí)行檢查水下區(qū)域的功能。
[0002]在具有強(qiáng)流的位置處安裝如潮汐渦輪機(jī)、基礎(chǔ)設(shè)施、電纜等資產(chǎn)時(shí)存在許多需求。例如，潮汐能在地球的某些區(qū)域中是一種可靠的能源來源。目前，使用那種能源的產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主要障礙是極高的安裝成本。由于這種產(chǎn)業(yè)在發(fā)展的同時(shí)缺少合適的專門用于特定環(huán)境的船舶/船，所以這種安裝成本非常高。目前的實(shí)踐是使用適合在石油和天然氣行業(yè)中使用的船。但這些船還不適合在潮汐環(huán)境的急流中進(jìn)行操作，因此它們還不能有效適用于潮汐設(shè)備的安裝(包括相關(guān)的設(shè)備支持的連接)、維修和停運(yùn)。此外，這些船的日租金費(fèi)率非常高并且是易變的。季節(jié)性價(jià)格呈數(shù)量級(jí)波動(dòng)是很常見的。
[0003]離岸風(fēng)和波能產(chǎn)業(yè)由于選擇有許多能量(可以是水流、波或風(fēng))的地點(diǎn)，所以在一定程度上也面臨著相似的問題，都需要能夠在非常不穩(wěn)和動(dòng)態(tài)的環(huán)境下精確地保持停位(位置)的安裝船。在潮流快速改變速度和/或方向的情況下，水流中會(huì)出現(xiàn)浪涌，并且需要應(yīng)對(duì)陣風(fēng)和/或復(fù)雜的波候?，F(xiàn)有的海上施工船在某些風(fēng)和水流條件下工作能力有限，主要是船的橫向，即船的側(cè)邊。這種水浪和/或風(fēng)浪可使船在沒有預(yù)兆的情況下失去停位并且不得不停止操作，并且還可能導(dǎo)致設(shè)備嚴(yán)重受損甚至危及生命。
[0004]迄今為止，已有的海上施工船(目前被用于再生能源系統(tǒng)的安裝和維修)還無法在極端的風(fēng)和水流環(huán)境下進(jìn)行可靠的定位。
[0005]獵雷是定位水雷但不引爆它們的過程。水雷一旦被定位，就可以被拆除引信、修復(fù)或在可控的爆炸中被毀壞，因此聲吶裝備的使用就是一種應(yīng)用在獵雷中的基本技術(shù)。常見的獵雷聲吶涉及單個(gè)高清晰的、短程的安裝有聲吶的船體的使用，該聲吶用來觀察來自不同方位的物體，以便將該物體分類。到目前為止，海軍已在單體船上使用了這種技術(shù)，該技術(shù)類同于“單只眼睛視力”，對(duì)物體進(jìn)行確認(rèn)并將其歸類為水雷，船必須相對(duì)該水雷移動(dòng)。
[0006]三維聲吶圖像技術(shù)一般包含使用側(cè)掃聲吶(SSS)，該側(cè)掃聲吶包含聲吶設(shè)備在物體上方的移動(dòng)以及獲取一系列“快照”，這些“快照”之后會(huì)沿移動(dòng)方向被組合在一起，從而形成在聲吶束帶(覆蓋寬度)內(nèi)的海底的圖像。經(jīng)過海底水雷頂部的上方是非常危險(xiǎn)的，這只是因?yàn)樗咨蟽?nèi)裝的一批傳感器中的一個(gè)或多個(gè)觸發(fā)會(huì)有引爆該水雷的風(fēng)險(xiǎn)。
[0007]更復(fù)雜的合成孔徑聲吶(SAS)也具有同樣的局限性,該合成孔徑聲吶結(jié)合許多聲脈沖(acoustic pings),形成具有比常規(guī)聲吶的分辨率更高的圖像。SAS的原理是沿軌道移動(dòng)聲吶設(shè)備并且用幾個(gè)有效的聲脈沖來“照亮(illuminate)”海床上的同一地點(diǎn)。通過連貫地后置處理所有聲脈沖的聲吶數(shù)據(jù)，可生成帶有改進(jìn)的沿軌道(along-path)分辨率的圖像。
[0008]海軍組織，尤其是軍事海軍組織在財(cái)政上逐漸被限制，并且價(jià)格相對(duì)低、高能力的船的實(shí)用性將是有利的。
[0009]在河流以及高速潮流的急速水流中，在水下資產(chǎn)上方固定位置處保持停位只能通過非常少量的相對(duì)大的、強(qiáng)力的和昂貴的船舶來進(jìn)行。這些船舶仍然只能在稍縱即逝的機(jī)遇中進(jìn)行操作，并且這些船舶由于其相對(duì)高的潮濕表面(即船舶的船體在特定條件下與水接觸的表面)而能力有限。這些船舶的大尺寸和由此產(chǎn)生的高慣性也不利于其具有高水平的機(jī)動(dòng)性以及對(duì)定位需求的快速反應(yīng)。另外，常規(guī)船需要系泊設(shè)備來保持停位。由于船的尺寸，所以這些系泊設(shè)備安裝復(fù)雜并且成本相對(duì)很高。當(dāng)拖曳這種系泊設(shè)備時(shí)，會(huì)對(duì)其它海下裝備(電纜、設(shè)備等)構(gòu)成危害，如果這種系泊設(shè)備斷裂，它們會(huì)處于潛在危險(xiǎn)的狀態(tài)。
[0010]關(guān)鍵問題是，常規(guī)船被優(yōu)化，用于在一個(gè)方向(前進(jìn)方向)上航行，同時(shí)必須在海下物體的上方保持位置很長(zhǎng)時(shí)間，即使潮流改變方向。因?yàn)檫@些船并非優(yōu)化為在這類環(huán)境下工作，所以它們一般需要通過旋轉(zhuǎn)180度來使自己重新定位，從而保持指向潮流。這種重新定位需要在靜水處進(jìn)行，使得該船能夠保持停位。但是，這個(gè)重新定位的時(shí)間對(duì)于執(zhí)行必要的海下操作(例如使用遙控水下機(jī)器人)而言，也屬于工作時(shí)間，所以這種操縱會(huì)顯著地減少已經(jīng)很有限的時(shí)間來執(zhí)行此類任務(wù)。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種船，該船包括多個(gè)船體、推進(jìn)系統(tǒng)以及控制系統(tǒng)，所述推進(jìn)系統(tǒng)包括位于所述多個(gè)船體各端部區(qū)域的推進(jìn)設(shè)備，所述控制系統(tǒng)連接至所述推進(jìn)系統(tǒng)以控制所述推進(jìn)設(shè)備的運(yùn)行，從而定位所述船體，其中所述推進(jìn)設(shè)備相對(duì)各個(gè)船體的縱向垂直面成角度。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的第二個(gè)方面，提供了一種方法，該方法包括將具有多個(gè)船體的船固定位置，以及利用控制系統(tǒng)操作所述船的推進(jìn)系統(tǒng)，以便所述船體基本保持在該位置。
[0013]根據(jù)這些方面，還可提供一種船，該船相對(duì)于海底或近海結(jié)構(gòu)(如近海石油和天然氣、潮汐能設(shè)備、或風(fēng)能構(gòu)造)上的固定點(diǎn)基本保持其位置。
[0014]所述船尤其可使用在包括潮流、海流和河流的急速流動(dòng)的區(qū)域中，而不需要考慮流速、波向、或風(fēng)向的改變。
[0015]有利地，這種船具有兩個(gè)船體和包括4個(gè)位于各船體的兩個(gè)端部區(qū)域的推進(jìn)設(shè)備的推進(jìn)系統(tǒng)。該推進(jìn)設(shè)備優(yōu)選能夠矢量推動(dòng)(vector-thrust)船，即船能夠操縱來自其推力設(shè)備的推力的方向，以便控制該船的姿勢(shì)。
[0016]推進(jìn)設(shè)備有利地位于作為整體的船的角部區(qū)域，并且可在任何方向提供推力。例如，這種設(shè)備可以是縱軸福伊特-施耐德推進(jìn)器(又名擺線針輪行星驅(qū)動(dòng))，不過也可以是任何可以被使用的能夠產(chǎn)生矢量推力的推進(jìn)設(shè)備(如矢量螺旋槳、水射流或方位推進(jìn)器)。這樣，可通過兩個(gè)上游推進(jìn)設(shè)備或推進(jìn)器(“牽拉”船)來主要提供推進(jìn)的推力，以使船能夠自然的/順從地適應(yīng)(weathervane into)潮流；這相當(dāng)于公路用車中的前輪驅(qū)動(dòng)。所述船能夠在不需要像傳統(tǒng)情況那樣在推力一直變化以及船舵運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下保持停位，傳統(tǒng)的船由安裝在船尾的推進(jìn)單元進(jìn)行驅(qū)動(dòng)(“推”)并且必須通過使用船舵和船首(bow)推進(jìn)器來不斷的頂潮航行。使用另一個(gè)公路用車進(jìn)行類比，本發(fā)明的船的這種設(shè)置導(dǎo)致轉(zhuǎn)向較少(在水流的方向上穩(wěn)定)，而不是像常規(guī)的船那樣的過度轉(zhuǎn)向，即連續(xù)校正以防止失去方向穩(wěn)定性。
[0017]而且，優(yōu)選在各船體上分別提供艉托(skegs)或船舵，并且所提供的艉托或船舵是可伸縮的，使得在給定的操作條件下在“船尾”處展開并且在“船首”處提升。在水生環(huán)境中，這種艉托或船舵比單獨(dú)依賴推進(jìn)設(shè)備可以提供更大的穩(wěn)定性。
[0018]根據(jù)本發(fā)明的第三個(gè)方面，提供了一種船，該船包括多個(gè)相互基本平行的船體，其布置為使各船體關(guān)于橫切各船體縱軸的基本垂直的面對(duì)稱。
[0019]根據(jù)這個(gè)方面，可提供能夠在轉(zhuǎn)潮條件下運(yùn)行的船。
[0020]該船優(yōu)選為雙體型的雙體船，各船體關(guān)于穿過各船體的基本垂直的中心橫向平面前后對(duì)稱，船首和船尾的形狀基本相同。
[0021]這種前后對(duì)稱性使船能夠在轉(zhuǎn)潮中運(yùn)行，而不需要對(duì)該船進(jìn)行重新定位，并且還使船的前后具有相同的運(yùn)動(dòng)能力。這種對(duì)稱性使在大范圍條件下能夠?qū)崿F(xiàn)安全、經(jīng)濟(jì)的操作。
[0022]船的雙體型能夠形成架在多個(gè)船體上的相對(duì)大的甲板空間。優(yōu)選地，在兩個(gè)船體之間包括位于中心的“月池”，以便進(jìn)行水下操作，例如從基本處于中心的穩(wěn)定位置處提升或降下。
[0023]有利地，通過計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)提供動(dòng)態(tài)定位(DP)控制系統(tǒng)，該計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)通過使用推進(jìn)設(shè)備自動(dòng)保持船的位置和航向。如位置基準(zhǔn)傳感器、風(fēng)向傳感器和運(yùn)動(dòng)傳感器之類的傳感器以及陀螺羅盤將關(guān)于船的位置以及影響該位置的環(huán)境力的大小和方向的信息提供給計(jì)算機(jī)。該DP系統(tǒng)還可在推進(jìn)冗余(redundancy)(即，推進(jìn)設(shè)備之一失效)期間操作，從而可使這一個(gè)推進(jìn)設(shè)備的失效不會(huì)導(dǎo)致位置改變。
[0024]船體優(yōu)選具有橢圓型幾何結(jié)構(gòu)，適合在與常規(guī)的船截然相反的船的航向角范圍內(nèi)降低阻力，而常規(guī)的船一般只適合在前進(jìn)方向降低阻力。
[0025]根據(jù)本發(fā)明的第四個(gè)方面，提供了一種船，包括多個(gè)船體、推進(jìn)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)以及檢查裝置，所述推進(jìn)系統(tǒng)包括位于所述多個(gè)船體各端部區(qū)域的推進(jìn)設(shè)備，所述控制系統(tǒng)連接至所述推進(jìn)系統(tǒng)以控制所述推進(jìn)設(shè)備的運(yùn)行，從而定位所述船體，所述檢查裝置安裝于所述多個(gè)船體的至少兩個(gè)上，以檢查離開所述船向外延伸的區(qū)域。
[0026]根據(jù)本發(fā)明的第五個(gè)方面，提供了一種方法，該方法包括具有多個(gè)船體的船固定位置，利用控制系統(tǒng)來操作所述船的推進(jìn)系統(tǒng)，以便該船體基本保持在該位置，以及檢查離開所述船向外延伸的區(qū)域。
[0027]根據(jù)這些方面，可提供一種船，該船在不需要必須經(jīng)過物體上方的情況下就可檢查水下區(qū)域，從而發(fā)現(xiàn)該物體。
[0028]各檢查裝置包括發(fā)射設(shè)備和接收設(shè)備，發(fā)射設(shè)備用來發(fā)射檢查介質(zhì)，接收設(shè)備被安排用來接收從所檢查的區(qū)域中的物體反射回來的任何檢查介質(zhì)。數(shù)據(jù)處理設(shè)備連接至該檢查裝置，用來生成第一個(gè)和第二個(gè)檢查數(shù)據(jù)集，每個(gè)檢查裝置生成一個(gè)檢查數(shù)據(jù)集。
[0029]安裝在至少兩個(gè)船體的前端區(qū)域或船首區(qū)域的檢查裝置優(yōu)選為前視聲吶設(shè)備，并且優(yōu)選為高清晰度的前視聲吶設(shè)備。因此，相當(dāng)于為數(shù)據(jù)處理設(shè)備提供了 “立體”視覺。
[0030]而且，所述船體優(yōu)選由如鋁和/或復(fù)合物(不局限于lass/纖維增強(qiáng)塑料(G/FRP (纖維增強(qiáng)塑料)或類似物))的輕質(zhì)材料制成。所述船優(yōu)選為雙船體的雙體船，各船體關(guān)于穿過各船體的基本垂直的中心橫向平面前后對(duì)稱，船首和船尾的形狀基本相同。
[0031]所述船尤其可在水生布雷區(qū)中使用，在該水生布雷區(qū)，存在包括潮流、海流和河流的急速流動(dòng)，在此處操作所述船時(shí)不需要考慮流速、波向或風(fēng)向的改變。
[0032]為清楚和完整地公開本發(fā)明，將以示例的方式參考以下附圖，其中:
[0033]圖1示意性地示出了一種包括兩個(gè)在其各端部區(qū)域均裝有推進(jìn)設(shè)備的對(duì)稱船體的船的平面布局視圖；
[0034]圖2與圖1相似，但顯示了船如何在水流方向被“牽弓丨”；
[0035]圖3與圖2相似，但顯示了在水流逆向時(shí)可如何改變推進(jìn)設(shè)備的操作；
[0036]圖4顯示了可如何應(yīng)對(duì)風(fēng)或潮流所帶來的側(cè)面干擾；
[0037]圖5a顯示了具有橫截面積一致的船體的船的側(cè)面視圖；
[0038]圖5b顯示了圖5a所示的船的端面視圖；
[0039]圖6a顯示了具有橫截面積一致的船體的船的可選實(shí)施例的側(cè)面視圖；
[0040]圖6b顯示了圖6a所示的船的端面視圖；
[0041]圖7a_d為船的另一個(gè)實(shí)施例的示意圖；
[0042]圖8a_d分別顯示了圖7a_d所示的船的船型的立體視圖、側(cè)面視圖、端面視圖和平面視圖；
[0043]圖9為與圖1-4相似的示意圖，但顯示了推進(jìn)設(shè)備可被用來如何旋轉(zhuǎn)船并且在側(cè)面水流、風(fēng)或者波的阻礙下工作，并且
[0044]圖10顯示了包括兩個(gè)具有安裝在船首的聲吶設(shè)備的對(duì)稱船體的船的仰視立體示意圖；
[0045]圖11為從圖10所示的船的上方檢查該船的前面某個(gè)區(qū)域的俯視立體示意圖。
[0046]參看圖1-4，船2包括兩個(gè)相互基本平行排列的船體4，和位于每個(gè)船體4的各對(duì)端部區(qū)域的推進(jìn)設(shè)備6，使得船2的每個(gè)角部區(qū)域均有一個(gè)推進(jìn)設(shè)備6。具體參看圖2，箭頭8代表的是水流方向，而箭頭10代表的是由上游一對(duì)推進(jìn)設(shè)備6提供的推力的方向，該推力方向與水流方向基本平行。因此，船體4的阻力會(huì)使其運(yùn)行方向與水流方向一致，并且在水流中相對(duì)水下物體區(qū)域12保持穩(wěn)定的方位。
[0047]如圖3所示，在類似于急潮流的情況下，當(dāng)水流8a逆向時(shí)，可將推進(jìn)設(shè)備6的操作1a變?yōu)閷?duì)面的一對(duì)推進(jìn)設(shè)備的操作，而不需要對(duì)船重新定位或重新定向，使其相對(duì)于區(qū)域12保持穩(wěn)定停位。圖4顯示了可如何通過排布推進(jìn)設(shè)備6利用全部4個(gè)推進(jìn)設(shè)備或者僅使用位于船2的迎風(fēng)側(cè)或背風(fēng)側(cè)的推進(jìn)設(shè)備產(chǎn)生側(cè)向推力來應(yīng)對(duì)由風(fēng)或潮汐等因素帶來的側(cè)向干擾L。
[0048]對(duì)各船體4上的推進(jìn)設(shè)備6進(jìn)行排布，使得這些推進(jìn)設(shè)備基本垂直地安裝在穿過船2的橫截面中。然而，假如取各船體4的縱截面，那么船體4各端部的推進(jìn)設(shè)備6就相對(duì)于垂直面成角度(如圖7b可見)。推進(jìn)設(shè)備6的這種排布在極端的風(fēng)和水流環(huán)境中(諸如急速潮流)可獲得相對(duì)良好的推進(jìn)效果。當(dāng)水在船體4周圍流動(dòng)時(shí)，推進(jìn)設(shè)備6需要與這種流動(dòng)基本垂直，以進(jìn)行有效操作，同時(shí)由于各船體4的形狀改變水流，所以推進(jìn)設(shè)備6需要在縱向上以一角度偏移，從而獲得最有效的基本垂直的流入速度。
[0049]參看圖5a和5b，船2具有橫截面積基本不變的船體4 (為了使成本相對(duì)低)，在該橫截面處，推進(jìn)設(shè)備6在各船體4的前后在各船體的中心垂直面中展開(上游推進(jìn)設(shè)備顯示為處于被包含在船體4空間內(nèi)的可伸縮狀態(tài))。還可以提供艉托或者船舵14，并且還可在各船體4的船尾的垂直面中提供艉托或者船舵14，并且這些艉托或者船舵14是可伸縮的，僅在需要的時(shí)候降下和展開(所示的下游艉托/船舵在水面WL上方處于收縮狀態(tài))。圖5a和5b中所示的推進(jìn)設(shè)備優(yōu)選采用針擺行星驅(qū)動(dòng)、福伊特-施耐德驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、推進(jìn)器型，但它們同樣可以使用推力矢量方位推進(jìn)設(shè)器或者水噴射器。
[0050]在正常操作中，上游推進(jìn)設(shè)備6會(huì)被降下并且激活，以逆流牽拉動(dòng)船2，并且下游或者船尾端的艉托/船舵14會(huì)被降下，以幫助保持方向穩(wěn)定性。[0051 ] 推進(jìn)設(shè)備6的布局意味著，船2通過利用上游推進(jìn)設(shè)備6產(chǎn)生的推力，可在各種流向和流速中保持位置和方向的穩(wěn)定性，使得船的其余部分被動(dòng)地“隨風(fēng)前進(jìn)”并且以平衡和穩(wěn)定的方式與水流保持同向(in-line)。
[0052]優(yōu)化船體4的幾何結(jié)構(gòu)，以包含能夠在船2的前后兩個(gè)方向上產(chǎn)生基本相等的阻力的推進(jìn)設(shè)備。每個(gè)船體4，至少是在水下的船體部分，關(guān)于船腹處的單一的中心的基本垂直的平面對(duì)稱，其中各船體4關(guān)于船腹前后對(duì)稱。這種對(duì)稱使船2能夠在潮流轉(zhuǎn)彎和從反方向流動(dòng)時(shí)保持停位。因此，船體2本身不需要進(jìn)行旋轉(zhuǎn)以朝向水流，由此把可操作時(shí)間增加到最大限度。這樣還可以保證更容易地對(duì)DP系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，使船在流動(dòng)的兩個(gè)方向上均具有相同的特性。
[0053]艉托或者船舵14還可以在圖6a和6b所示的船2的中心線的前后展開。在這些情況下，在正常運(yùn)行中，位于船2的下游或尾端的艉托或者船舵14會(huì)展開進(jìn)入水中，而位于上游或船首端的艉托或者船舵14會(huì)被提起。
[0054]艉托/船舵14提供無源的或有源的龍骨區(qū)域，以提高方向穩(wěn)定性并且?guī)椭?隨風(fēng)轉(zhuǎn)向流動(dòng)方向。簡(jiǎn)言之，需要使用艉托/船舵14來提供以下功能:
[0055]?在急速潮流中運(yùn)行或停位時(shí)的方向穩(wěn)定性。由此減少使用DP系統(tǒng)來保持航向的需要。
[0056].在航道上提供轉(zhuǎn)向。
[0057]基本水平的傾斜薄片或水翼(未示出)可以可選地在各船體4的前后展開，可以在船體之間展開，也可以在船體(或者船體的內(nèi)外兩側(cè))的外側(cè)展開，從而產(chǎn)生基本向上的推力或者向下的推力，以便船體4在承受垂直載荷時(shí)(例如當(dāng)使用船上吊車提升或者在船2端部上方使用絞車時(shí))，或者在運(yùn)輸中幫助船體在不對(duì)稱載荷(例如電纜敷設(shè)時(shí))保持水平。在某些情況下，通過使用合適的傳感器和軟件，這種薄片或水翼在傾斜中還可以是動(dòng)態(tài)可定位的，從而可作為穩(wěn)定器，在傾斜和卷動(dòng)方向減少引起波動(dòng)的船體運(yùn)動(dòng)。
[0058]船體4還可以在橫向上進(jìn)行幾何優(yōu)化，以減少側(cè)面阻力(即，從左舷至右舷)，使船2能夠容易操作。甚至在靜水中，當(dāng)潮流改變方向時(shí)，該潮流可能會(huì)試圖向側(cè)面推動(dòng)船2。帶有經(jīng)過優(yōu)化的船體幾何結(jié)構(gòu)的船2可以在水下資產(chǎn)的上方保持停位。
[0059]這種獨(dú)有的船體形狀具有以下有利特性:
[0060].經(jīng)過優(yōu)化的對(duì)稱橢圓船體4，在正向和反向都具有低阻力。
[0061].該橢圓船體4在較高的海況下還提供改進(jìn)的沖浪(wave riding)性能。
[0062].高干舷，S卩，從吃水線到上甲板16平面的距離，可使低阻力的船型具有高抬升(high lift)性能。
[0063].高干舷使工作甲板16在較高的海況下保持干燥，從而能夠改進(jìn)操作窗口。
[0064].在雙體船布局中使用橢圓船型時(shí)不需要舭龍骨，而該舭龍骨在單體船上通常是必需的。
[0065]?在船體4的各端位置處提供空間，以使得在淺水中或者當(dāng)船2在落潮時(shí)需要安置在海底時(shí)能夠保護(hù)推進(jìn)設(shè)備6避免著地。
[0066]DP控制系統(tǒng)使船2能夠在暴烈(aggressive)的和困難的海況(如急潮)中和/或者在船高速移動(dòng)時(shí)(如敷設(shè)海底電纜時(shí))保持位置。這也使船2能夠在任何方向進(jìn)行操縱，并且能夠保持其航行/方位。優(yōu)化船體4，不僅可以在與水流同向(in-line)時(shí)降低阻力(如同普通船舶那樣)，而且也可以在水流相對(duì)于縱向船體軸線傾斜一定角度時(shí)降低阻力。由于DP系統(tǒng)能夠搜索到最佳方位以使阻力最小化，所以船2各角部區(qū)域的變向推力的組合和優(yōu)化的船型會(huì)形成一種在這樣一種環(huán)境中極其有能力的并且從根本上說有效的船。這樣可以保證船2尤為節(jié)省燃料。
[0067]推進(jìn)設(shè)備處于DP軟件的直接控制下。這種軟件被用來協(xié)調(diào)推力，以保持船2的位置以及在目標(biāo)位置處保持其方位，并由此使效率最大化。因此，DP系統(tǒng)必須要根據(jù)船體構(gòu)型和推進(jìn)設(shè)備來進(jìn)行具體調(diào)整。
[0068]圖6a和6b還顯示了在外部安裝船體4的推進(jìn)設(shè)備來代替使用圖5a和5b中所示的可伸縮推進(jìn)設(shè)備6的可能性。這些被安裝在外部的推進(jìn)設(shè)備6例如通過繞樞軸18轉(zhuǎn)動(dòng)或旋轉(zhuǎn)升起。推進(jìn)設(shè)備6還可以被安裝在船體4的外部，從而可以從甲板16的延伸部分簡(jiǎn)單地提起。若推進(jìn)設(shè)備6如圖6a和6b中所示的那樣安裝，那么在推進(jìn)設(shè)備的上方可直接提供平板(未示出)，以阻止空氣被吸入該推進(jìn)設(shè)備并由此降低推進(jìn)設(shè)備的效率。
[0069]圖7a_d顯示了船2以及如何排布船體4來支撐帶有月池20 (即甲板16中的開口，用來接近水的表面)、架橋22以及可以以一對(duì)人字起重架26的形式存在的提升設(shè)備24的甲板16，提升滑輪可懸吊于所述人字起重架26，使得能夠在船2端部的上方或通過月池20進(jìn)行提升。船2使用多個(gè)船體4的目的是提供最大化的甲板空間。
[0070]圖8a_d更加清楚地顯示了使阻力最小化的對(duì)稱橢圓船型，以及位于前后對(duì)稱(圖8d中所示)的各船體4的船腹位置處的基本垂直的橫向平面32?？梢钥吹剑w4下側(cè)的中心部分28進(jìn)入水中的距離較端部深，從而促進(jìn)不能伸縮的推進(jìn)設(shè)備6在潛水操作中使用。
[0071]雙體式船具有相對(duì)低的吃水面，并且與船體4的橢圓幾何結(jié)構(gòu)結(jié)合，船2可以提供耐波浪的吃水區(qū)域。
[0072]圖9顯示了推進(jìn)設(shè)備6可用來如何旋轉(zhuǎn)船2以及在側(cè)面水流、風(fēng)或者波浪L的不利條件下如何工作。在某些方面，可以像在陸地上操縱履帶式汽車那樣來操縱船2，該履帶式汽車通過在相反方向運(yùn)動(dòng)履帶而可以被立即起動(dòng)。通過朝與水流的總方向相同的方向操作上游推進(jìn)設(shè)備6，以及朝基本正交于上游推進(jìn)設(shè)備6方向的方向操作下游推進(jìn)設(shè)備6，并且各對(duì)推進(jìn)設(shè)備在不同的推力功率下(由DP系統(tǒng)控制)進(jìn)行操作，船2可在海下資產(chǎn)目標(biāo)區(qū)12的上方保持定位，并定向至方向L(圖中點(diǎn)劃線船體4所示)。
[0073]船2操縱起來極其靈活，能夠在強(qiáng)流和其它破壞性海況中穩(wěn)定定位，而不需要使用昂貴的/有風(fēng)險(xiǎn)的系泊設(shè)備。
[0074]由于船2適合在雙向流動(dòng)區(qū)中操作，同時(shí)其在航行方向上對(duì)稱并且朝正向或者反向移動(dòng)時(shí)性能相似，所以船2不需要重新定向，由此使在海下執(zhí)行操作的有效時(shí)間最大化。
[0075]具體就潮汐能相關(guān)設(shè)施而言，船2提供了顯著降低與安裝相關(guān)的成本和風(fēng)險(xiǎn)的手段，該安裝是目前為促進(jìn)產(chǎn)業(yè)而需要克服的主要障礙。船2會(huì)提供技術(shù)手段(在可接收的成本條件下)來完成整個(gè)項(xiàng)目生命周期中的建設(shè)和可能的維護(hù)任務(wù)。
[0076]船2還可提供安全可靠的手段來完成任務(wù)，例如(但不限于此):現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查、基礎(chǔ)安裝、海底鉆探支持、電纜安裝、電纜修復(fù)、電纜保護(hù)、渦輪安裝/拆除、站點(diǎn)停運(yùn)和水下分電站維護(hù)。
[0077]參看圖10和11，船2包括兩個(gè)以雙體船型相互基本平行排布的船體4，其與上文所述的船的方式相似。同樣地，推進(jìn)設(shè)備(圖10和11中未示出)優(yōu)選位于各船體4各自的相對(duì)端部區(qū)域處，使得船2的各角部區(qū)域均存在一個(gè)推進(jìn)設(shè)備。在操作中，推進(jìn)設(shè)備的排布可使船2在水流中相對(duì)水下物體(如水雷34(如圖11中所示))保持穩(wěn)定的方位。
[0078]還可以在各船體4的前后提供可伸縮的艉托或船舵(上文所述)，需要時(shí)可將該艉托或船舵降下和展開。
[0079]正如前面提到的，推進(jìn)設(shè)備的布局意味著船2能夠在各種流動(dòng)方向和速度下保持穩(wěn)定的位置和方位，從而以一種平衡和穩(wěn)定的方式與水流成同向。因?yàn)樗椎奈恢每稍诘貓D上精確繪制出來，所以這種布局在獵雷時(shí)是有利的。
[0080]如前文所述，船體4可由如鋁和/或者G/FRP等相對(duì)輕質(zhì)的材料制成。若使用G/FRP，那么形成的結(jié)構(gòu)就具有很強(qiáng)的張力并且基本上不會(huì)腐蝕。用鋁制成的船會(huì)比用G/FRP建造的船2更輕、更強(qiáng)。航海等級(jí)的鋁具有高的抗沖擊性，使得船2可以抵擋會(huì)嚴(yán)重?fù)p壞G/FRP船體的碰撞，因此航海等級(jí)的鋁更優(yōu)選用于獵雷船。航海等級(jí)的鋁還具有優(yōu)良的抗腐蝕性，并且大部分情況下，鋁船在苛刻的鹽水環(huán)境中會(huì)持續(xù)50年之久。而且，到目前為止，鋁是維修成本最低的能夠用于船制造業(yè)的材料。
[0081]另外，基本水平的可傾斜薄片或水翼(未示出)可以可選地在各船體4的前后展開，可以在船體之間展開，也可以在船體的外側(cè)(或者船體的內(nèi)外兩側(cè))展開，從而產(chǎn)生基本向上的推力或者向下的推力，以便船體4在承受垂直載荷時(shí)保持水平，或者可在運(yùn)輸中幫助船體在不對(duì)稱載荷保持水平。此外，在某些情況下，通過使用合適的傳感器和軟件，這種薄片或水翼在傾斜中(in pitch)還可以是動(dòng)態(tài)可定位的，從而可作為穩(wěn)定器，在傾斜和卷動(dòng)方向減少由波浪引起的船體運(yùn)動(dòng)。
[0082]DP控制系統(tǒng)使船2能夠在暴烈的以及困難的海況(如急潮流)下，以及/或者在高速移動(dòng)中保持位置。
[0083]檢查裝置36位于末端部分30之一的下側(cè)，即船首端部分30處，其包括發(fā)射裝置和接收裝置，發(fā)射裝置用來在檢查區(qū)域中發(fā)射檢查介質(zhì)，而接收裝置被安排用來接收任何從所檢查的區(qū)域中的物體反射回來的所發(fā)射的檢查介質(zhì)。眾所周知，在水生環(huán)境中，在使用發(fā)射設(shè)備來發(fā)射聲能并且使用接收設(shè)備來接收任何從檢查中的區(qū)域中的物體被反射回聲吶設(shè)備的所發(fā)射的聲能時(shí)，聲吶設(shè)備對(duì)水下環(huán)境的檢查而言是可靠的。在獵雷中，具有這種聲吶裝置的優(yōu)點(diǎn)是，在可定位前，不用必須經(jīng)過爆炸性水雷的上方，就像目前的SSS和SAS獵雷船一樣。每個(gè)檢查裝置36用來朝遠(yuǎn)離船向外投射的方向發(fā)射聲能，并且優(yōu)選地相對(duì)船2的前進(jìn)方向(即，前視聲吶裝置)向前以及向后將該聲能發(fā)射入水中。在這種方式中，各聲吶裝置的檢查區(qū)域或視野相對(duì)于每個(gè)聲吶結(jié)構(gòu)12重疊。各聲吶結(jié)構(gòu)36連接至數(shù)據(jù)處理設(shè)備，以便分別生成檢查區(qū)域的第一個(gè)和第二個(gè)檢查數(shù)據(jù)。因此，數(shù)據(jù)處理設(shè)備可為各聲吶裝置36生成檢查區(qū)域的基本相同的圖像。之后，位于空間不同點(diǎn)處的聲吶裝置的兩個(gè)圖像可由所述帶有適用軟件的數(shù)據(jù)處理設(shè)備或者另一個(gè)帶有適用軟件的數(shù)據(jù)處理設(shè)備以電子方式立體地結(jié)合在一起，從而生成由兩個(gè)聲吶裝置36覆蓋的檢查區(qū)域的三維圖像。優(yōu)選地，該聲吶裝置能夠生成高清晰度的圖像。任何如爆炸性水雷之類的物體34可在船2不用必須經(jīng)過該物體上方的情況下被發(fā)現(xiàn)。因此，當(dāng)檢查數(shù)據(jù)連接至DP系統(tǒng)時(shí)，水雷34的位置可以被非常精確地記錄下來。
[0084]參看圖11，檢查船2(由箭頭38所示)的前面區(qū)域時(shí)，聲吶裝置36可以觀察到水下的水雷34，該水雷裝配有一系列傳感器，這些傳感器中的一個(gè)或多個(gè)可以在船2經(jīng)過水雷34上方的時(shí)候觸發(fā)水雷34而發(fā)生爆炸。因此，船2高度的機(jī)動(dòng)性可使水雷34很容易地避免發(fā)生爆炸。
[0085]船2可裝配有清除水雷的裝置，以清除掉水雷檢查區(qū)域中的水雷，或者可將水雷的位置數(shù)據(jù)傳送至另一個(gè)專門用于清掃水雷的船。
[0086]在安全問題上，考慮到船經(jīng)過水雷34的上方，將消磁線圈安裝于船體4上，以便減弱或消除由船2產(chǎn)生的可以觸發(fā)某些水雷中的磁傳感器的不必要磁場(chǎng)。為進(jìn)一步保證安全，所使用的推進(jìn)設(shè)備與其它推進(jìn)系統(tǒng)相比非常安靜，以防觸發(fā)水雷中的傳感器，這種水雷通過探測(cè)到一定門限電平的噪音或者船的特殊噪音而觸發(fā)爆炸。
[0087]該船2還可用于海底表面的繪圖和測(cè)量，尤其可用于如珊瑚礁的海洋環(huán)境中的海底表面的繪圖和測(cè)量，這是由于推進(jìn)系統(tǒng)可使不需要將錨投入可能受法律保護(hù)的或者可能不受法律保護(hù)的生態(tài)易損區(qū)域。
[0088]而且，船2在海底營(yíng)救中也發(fā)揮著積極的作用。例如，當(dāng)潛艇失效以及潛艇人員不需要通過海底逃跑浸沒式設(shè)備套裝緊急撤離時(shí)，之后可以采用救援車。救援車之所以優(yōu)選，是由于救援車可使?jié)撏藛T在深海中免受大量的壓力并且避免暴露于冷水中，因而能夠使?jié)撏藛T基本不受傷地存活下來。船2能夠利用裝有前視聲吶的檢查裝置可靠地將失效的潛艇定位，并且在利用推進(jìn)系統(tǒng)在水上保持停位的同時(shí)展開救援工作。此外，還能夠通過船2來實(shí)現(xiàn)或幫助進(jìn)行其它形式的海上救助工作。
【權(quán)利要求】
1.一種船，包括多個(gè)船體、推進(jìn)系統(tǒng)以及控制系統(tǒng)，所述推進(jìn)系統(tǒng)包括位于所述多個(gè)船體各端部區(qū)域的推進(jìn)設(shè)備，所述控制系統(tǒng)連接至所述推進(jìn)系統(tǒng)以控制所述推進(jìn)設(shè)備的運(yùn)行，從而定位所述船體，其中所述推進(jìn)設(shè)備相對(duì)各個(gè)船體的縱向垂直面成角度。
2.如權(quán)利要求1所述的船，其中所述多個(gè)船體的數(shù)量是兩個(gè)。
3.如權(quán)利要求1或2所述的船，其中所述推進(jìn)系統(tǒng)包括四個(gè)位于每個(gè)船體兩端部區(qū)域的推進(jìn)設(shè)備。
4.如前述權(quán)利要求之一所述的船，其中所述推進(jìn)設(shè)備位于作為一個(gè)整體的所述船的角部區(qū)域。
5.如前述權(quán)利要求之一所述的船，并且還包括設(shè)置在各船體上的艉托和/或船舵。
6.如權(quán)利要求5所述的船，其中所述艉托和/或船舵是可伸縮的。
7.如前述權(quán)利要求之一所述的船，其中所述控制系統(tǒng)采用計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，該計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)通過使用所述推進(jìn)設(shè)備自動(dòng)保持所述船的位置和航向。
8.如權(quán)利要求7所述的船，其中位置基準(zhǔn)傳感器、風(fēng)向傳感器和運(yùn)動(dòng)傳感器以及陀螺羅盤向計(jì)算機(jī)提供與所述船的位置以及影響該位置的環(huán)境力的大小和方向有關(guān)的信息。
9.如前述權(quán)利要求之一所述的船，還包括穿過由所述多個(gè)船體支撐的甲板結(jié)構(gòu)的月池。
10.如前述權(quán)利要求之一所述的船，并且還包括基本水平的傾斜薄片或水翼，該傾斜薄片或水翼在各船體上前后展開。
11.如權(quán)利要求10所述的船，其中所述水翼位于所述船體之間。
12.如權(quán)利要求10或11所述的船，其中所述水翼位于所述船體的外側(cè)。
13.如前述權(quán)利要求之一所述的船，其布置為使各船體關(guān)于橫切各船體縱軸的基本垂直的面對(duì)稱。
14.如前述權(quán)利要求之一所述的船，還包括安裝于所述多個(gè)船體的至少兩個(gè)上的檢查裝置，以檢查離開所述船向外延伸的區(qū)域。
15.一種方法，包括將具有多個(gè)船體的船固定位置，以及利用控制系統(tǒng)操作所述船的推進(jìn)系統(tǒng)，以便所述船體基本保持在該位置。
16.如權(quán)利要求15所述的方法，其中所述控制系統(tǒng)為計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，該計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)通過使用所述推進(jìn)系統(tǒng)的推進(jìn)設(shè)備自動(dòng)保持所述船的位置以及航向。
17.如權(quán)利要求16所述的方法，其中位置基準(zhǔn)傳感器、風(fēng)向傳感器和運(yùn)動(dòng)傳感器連同陀螺羅盤將關(guān)于所述船的位置以及影響該位置的環(huán)境力的大小和方向的信息提供給計(jì)算機(jī)。
18.如權(quán)利要求15-17之一所述的方法，并且還包括檢查離開所述船向外延伸的區(qū)域。
19.如權(quán)利要求15-18之一所述的方法，其中所述船為權(quán)利要求1-14之一所述的船。
20.一種船，包括多個(gè)相互基本平行的船體，其布置為使各船體關(guān)于橫切各船體縱軸的基本垂直面對(duì)稱。
21.如權(quán)利要求20所述的船，其中各船體關(guān)于穿過各船體的基本垂直的中心橫向平面前后對(duì)稱。
22.如權(quán)利要求20或21所述的船，其中所述船的船首和船尾的形狀基本相同。
23.如權(quán)利要求20-22之一所述的船，還包括位于由所述船體支撐的甲板結(jié)構(gòu)中的月池。
24.如權(quán)利要求20-23之一所述的船，其中所述船體具有橢圓型的幾何結(jié)構(gòu)。
25.一種船，包括多個(gè)船體、推進(jìn)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)以及檢查裝置，所述推進(jìn)系統(tǒng)包括位于所述多個(gè)船體各端部區(qū)域的推進(jìn)設(shè)備，所述控制系統(tǒng)連接至所述推進(jìn)系統(tǒng)以控制所述推進(jìn)設(shè)備的運(yùn)行，從而定位所述船體，所述檢查裝置安裝于所述多個(gè)船體的至少兩個(gè)上，以檢查離開所述船向外延伸的區(qū)域。
26.如權(quán)利要求25所述的船，其中各檢查裝置包括發(fā)射設(shè)備和接收設(shè)備，所述發(fā)射設(shè)備用來發(fā)射檢查介質(zhì)，所述接收設(shè)備被安排用來接收從所檢查的區(qū)域中的物體反射回來的任何檢查介質(zhì)。
27.如權(quán)利要求26所述的船，還包括數(shù)據(jù)處理設(shè)備，其連接至所述檢查裝置并用來生成檢查數(shù)據(jù)集，每個(gè)檢查裝置生成一個(gè)檢查數(shù)據(jù)集。
28.如權(quán)利要求25-27之一所述的船，其中所述檢查裝置采用前視聲吶設(shè)備。
29.一種方法，包括將具有多個(gè)船體的船固定位置，利用控制系統(tǒng)來操作所述船的推進(jìn)系統(tǒng)，以便所述船體基本保持在該位置，以及檢查離開所述船向外延伸的區(qū)域。
30.如權(quán)利要求29所述的方法，其中所述檢查包括發(fā)射檢查介質(zhì)和接收從所檢查的區(qū)域中的物體反射回來的任何檢查介質(zhì)。
31.如權(quán)利要求29所述的方法，還包括從各自的檢查裝置分別生成檢查數(shù)據(jù)集。
32.如權(quán)利要求31所述的方法，其中所述檢查從各檢查裝置中生成所述檢查區(qū)域的各自的基本相同的圖像。
33.如權(quán)利要求32所述的方法，其中所述各自的基本相同的圖像立體結(jié)合在一起，以生成所述檢查區(qū)域的三維圖像。
【文檔編號(hào)】B63H25/42GK104203739SQ201380005972
【公開日】2014年12月10日 申請(qǐng)日期:2013年1月17日 優(yōu)先權(quán)日:2012年1月18日
【發(fā)明者】理查德·帕金森 申請(qǐng)人:莫喬海事有限公司