專利名稱：拖船的拖引裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種拖船的拖引裝置，此拖船上設(shè)有裝在后甲板和/或前甲板上的拖引絞車，從絞車引出的拖纜、拖繩或類似物連接在被協(xié)助的船只上，以提供必要的幫助，諸如拖引、操縱、制動(dòng)等。
不久前發(fā)生的那些甚至已引起嚴(yán)重石油泄漏的事故，對(duì)于提高海上運(yùn)輸石油的安全性方面又增加了更大的壓力。有一些導(dǎo)致石油泄漏的事故，是由于運(yùn)油船在緊急關(guān)頭，既失去了可操縱性，又失去了推進(jìn)力。從這些石油泄漏事故得出的結(jié)論是，有關(guān)的油船在結(jié)構(gòu)上要求特別密閉，因此在建造油船時(shí)需要采用雙層底的結(jié)構(gòu)。除此之外，有必要設(shè)計(jì)一種新型拖船，它能協(xié)助處于危險(xiǎn)中的和在近海水域的油船。
與傳統(tǒng)的海港拖船相比，對(duì)所謂的護(hù)航拖船規(guī)定了完全不同的標(biāo)準(zhǔn)。首先，護(hù)航拖船的護(hù)航速度至少要等于油船的最低速度。最經(jīng)濟(jì)的護(hù)航速度應(yīng)是在一定區(qū)域內(nèi)油船的最高允許航行速度，或者，如果不存在這種限制，則最高允許速度的標(biāo)志是要保證交通安全。實(shí)際上，這意味著護(hù)航速度甚至可達(dá)到13至14節(jié)。因此，除了只是跟隨以此速度航行的油船外，要求拖船能以這種速度執(zhí)行其護(hù)航任務(wù)。此外，護(hù)航拖船應(yīng)能在任何氣候條件下發(fā)揮其作用。這些先決條件首先要求護(hù)航拖船必須能沿一切可能的方向工作，如果需要的話，還必須能以最大速度改變此方向。還有，這類拖船需要有最大的拖引力。由于有這些要求，實(shí)際上在現(xiàn)有的護(hù)航拖船上唯一適用的推進(jìn)裝置是螺旋槳機(jī)構(gòu)，其推進(jìn)方向能作360°旋轉(zhuǎn)，并有大的推進(jìn)力。
在先有技術(shù)中已知主要有兩種類型的拖船適用于作護(hù)航拖引，其中的一種是所謂的牽引式拖船，在這種拖船上拖引絞車裝在后甲板上，螺旋槳機(jī)構(gòu)設(shè)在拖引絞車前面，靠近船頭。另一種是所謂的船尾驅(qū)動(dòng)式拖船，在這種拖船中拖引絞車位于前甲板上，螺旋槳機(jī)構(gòu)設(shè)在船尾。牽引式拖船和船尾驅(qū)動(dòng)式拖船反映了先有技術(shù)的技術(shù)水平。尤其對(duì)于船尾驅(qū)動(dòng)式拖船，其缺點(diǎn)是，盡管船身的側(cè)向表面積相當(dāng)大，但是形狀不好，力的作用點(diǎn)位置太靠后，所以得不到適當(dāng)?shù)臋M向力。
普通的只供拖引不作制動(dòng)用的拖船中，一般在拖船的后甲板上裝有一種帶鉤的弧形結(jié)構(gòu)，拖纜固定在此鉤上。業(yè)已證明，這樣做增加了拖船的穩(wěn)定性。在供制動(dòng)用的拖船前甲板上沒有采用這種結(jié)構(gòu)。
另一方面，經(jīng)常采用箱形龍骨或平板龍骨，以改善普通船只的方向穩(wěn)定性，但沒有在拖船中使用。
本發(fā)明的目的是提供一種拖船用的新型拖引裝置，與先有技術(shù)相比作出了改進(jìn)。為達(dá)到這一目的，本發(fā)明的主要特點(diǎn)在于，為了改進(jìn)拖船的穩(wěn)定性和拖船對(duì)被協(xié)助船只所提供的拖引、操縱、制動(dòng)等特性，該拖引裝置包括一個(gè)拖引弧形架，它基本上裝在拖船前甲板前部的一個(gè)由橫舷墻界定的區(qū)域內(nèi)甲板平面上，在后甲板則相應(yīng)地在后甲板的尾部，還包括一個(gè)拖引環(huán)，它可沿此弧形架移動(dòng)，來自拖引絞車的拖纜通過此拖引環(huán)連到被協(xié)助的船只上，牽引力被傳遞給拖船，所設(shè)置的拖引環(huán)在任何時(shí)刻均根據(jù)拖引角來確定其位置。
與先有技術(shù)中已知的設(shè)計(jì)相比，采用本發(fā)明可獲得顯著的優(yōu)點(diǎn)。這些優(yōu)點(diǎn)中的一個(gè)例如，所設(shè)置的絞車?yán)K索的第一根拖纜在拖船上的牽引點(diǎn)是可以移動(dòng)的，使此牽引點(diǎn)就拖船的穩(wěn)定性而言始終處于一個(gè)最佳位置。第二個(gè)突出的優(yōu)點(diǎn)在于，拖船在水線以下的部分的側(cè)向投影設(shè)計(jì)并制造得相當(dāng)大，使拖船能承受很大的力。此外，拖船水線以下部分的側(cè)向投影的形狀，應(yīng)使投影的壓力中心相對(duì)于絞車牽引點(diǎn)處于最佳位置。本發(fā)明其他優(yōu)點(diǎn)和特點(diǎn)可見下面對(duì)本發(fā)明的詳細(xì)說明。
下面借助于附圖所表示的實(shí)施例說明本發(fā)明。


圖1是牽引式拖船正視示意圖；圖2是按本發(fā)明船尾驅(qū)動(dòng)式拖船正視示意圖；圖3A、3B、3C和3D是拖船各種工作方式示意圖；圖4是沿拖船縱軸線方向看處于拖引狀態(tài)中的拖船示意圖；圖5是本發(fā)明拖船的拖引裝置頂視示意圖；圖6是配備有本發(fā)明拖引裝置的一種最佳實(shí)施例的拖船局部側(cè)視示意圖；以及圖7是與圖6相同的部分頂視圖。
圖1表示正視示意圖，牽引拖船的總體在圖中用數(shù)字1表示。由圖1可見，螺旋槳機(jī)構(gòu)2裝在拖船1上的位置，離船頭的距離比離船尾的距離近，而且是在拖引絞盤4牽引點(diǎn)5的前面。拖纜或拖繩在圖1中用數(shù)字6表示。在拖船的船尾水線W以下裝有一個(gè)大的尾鰭3，用來增加拖船在水線以下船身外形的側(cè)向投影，從而使拖船1能承受更大的橫向力。尾鰭也是用來提高方向穩(wěn)定性。在圖1中，側(cè)向投影的流體動(dòng)力作用點(diǎn)用字母P表示。此流體動(dòng)力作用點(diǎn)P的位置，對(duì)于拖船1的牽引力和對(duì)此力的承受是至關(guān)重要的。就牽引力和對(duì)此力的承受能力而言，最重要的因素是螺旋槳機(jī)構(gòu)2與牽引點(diǎn)5之間的縱向距離和沿高度方向的距離，以及，流體動(dòng)力作用點(diǎn)P與牽引點(diǎn)5之間的縱向和高度方向的距離。這些距離的大小，對(duì)于拖船的牽引力和穩(wěn)定性是極其重要的。
圖2表示船尾驅(qū)動(dòng)式拖船的正視示意圖，其總體用數(shù)字10表示。在船尾驅(qū)動(dòng)式拖船10上的螺旋槳機(jī)構(gòu)裝在拖船的尾部，而絞車14則裝在拖船的前甲板上。在圖中，數(shù)字15表示牽引點(diǎn)，數(shù)字16表示拖纜或拖繩。在圖2所示的拖船10中，拖船水線以下船身形狀的橫向投影，通過在拖船10上設(shè)船首鼻12而增大。此外，在船底下面裝有附加的龍骨，諸如箱形龍骨13、平板龍骨或等效物，從而進(jìn)一步增加了船身形狀的橫向投影。由于有船首鼻12，所以側(cè)面的流體動(dòng)力作用點(diǎn)P可以向前移，更加靠近牽引點(diǎn)15。P′表示沒有船首鼻12時(shí)的流體動(dòng)力作用點(diǎn)位置。圖2中用字母W表示水面。
這里有必要指出，表示在圖1和2中的流體動(dòng)力作用點(diǎn)P、P′并不是恒定不變的，它們?nèi)Q于水流的進(jìn)入角沿船的縱向移動(dòng)。流體動(dòng)力作用點(diǎn)P在圖1所示的牽引拖船1中的位置，通常在船的中間到船尾之間，在圖2所示的船尾驅(qū)動(dòng)拖船10中，通常在船的中間和船首之間。圖中所示的位置僅僅為了舉例。
圖3A至3B表示了不同的工作方式，其中，按本發(fā)明的拖船10用于護(hù)航拖行。圖3A和3B表示基本的工作方式，其中油輪T的航行受拖船10的控制，必要時(shí)可使其停止航行。圖3A表示了一種情況，其中拖船10的螺旋槳機(jī)構(gòu)11定向?yàn)?，使螺旋槳產(chǎn)生的推進(jìn)力沿著油輪航行的方向。在此工作方式中，拖船10保持在與拖纜16的同一個(gè)方向。因此，牽引力F完全由螺旋槳機(jī)構(gòu)11產(chǎn)生。在這種工作方式中，牽引力F取決于油輪T的速度。在試驗(yàn)中達(dá)到的最大牽引力大約是拖船靜態(tài)牽引力的1.5至1.6倍。但是，如上面曾提及的，這種工作方式不能用于很高的速度下，因?yàn)闋恳ν耆陕菪龢峁?dāng)油輪T的速度高到一定的程度時(shí)，拖船10的發(fā)動(dòng)機(jī)將嚴(yán)重過載。如果發(fā)生了上述嚴(yán)重過載，拖船10必須離開圖3A所示位置。
圖3B表示第二種工作方式，其中拖船10用于直接制動(dòng)和固定油輪T。這一工作方式與圖3A所示工作方式的區(qū)別在于，螺旋槳機(jī)構(gòu)11相對(duì)于拖輪10的航向旋轉(zhuǎn)了90。，所以螺旋槳互相面對(duì)。在這種工作方式下，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)在慢車工作狀態(tài)，拖船10提供的制動(dòng)能力太小。然而，在拖船10的發(fā)動(dòng)機(jī)全速運(yùn)行時(shí)，即使速度很低(約8節(jié))，制動(dòng)力仍等于能從拖船10得到的最大靜態(tài)牽引力。試驗(yàn)已經(jīng)證明了這一點(diǎn)。但是，當(dāng)速度增加時(shí)，制動(dòng)力也基本上呈線性增大。采用這種工作方式，與圖3A所示的工作方式相比，沒有發(fā)生使發(fā)動(dòng)機(jī)過載的類似危險(xiǎn)；因此，圖3B中所示的工作方式可有效地在高速度下使用。采用此工作方式可以得到的第二個(gè)顯著優(yōu)點(diǎn)是，拖船10中幾乎沒有產(chǎn)生任何側(cè)向推力分量，因此，制動(dòng)將不會(huì)與被協(xié)助船只亦即油輪T的操縱互相干涉。
圖3C表示的工作方式中，拖船10基本上轉(zhuǎn)成拖纜16的橫向。這種工作方式稱為動(dòng)態(tài)工作方式，因此能提供極好的和強(qiáng)有力的制動(dòng)和操縱作用，尤其是在如果拖船水線以下船身形狀的側(cè)向投影足夠大的情況下。在這里，制動(dòng)作用主要借助于拖船10的船身。在這種工作方式中，拖船的穩(wěn)定性極其重要，因?yàn)椋绻洗?0牽引點(diǎn)的位置相對(duì)于拖船水線以下船身形狀的側(cè)向投影壓力中心的情況很差，則拖船甚至可能傾覆。如前所述，這種工作方式尤其可用于在操縱被協(xié)助的油輪T時(shí)，難以或根本不可能用油輪T本身的設(shè)備的情況下，因此，要通過拖船10來保持油輪T處于所要求的方向。
圖3D表示了一種工作方式，在某種意義上可以說它是直接制動(dòng)和動(dòng)態(tài)操縱這兩種工作方式的組合。在這種工作方式中，拖船10的船身和螺旋槳機(jī)構(gòu)都用來協(xié)助制動(dòng)，此外，這種工作方式還用于如圖3C所示操縱被協(xié)助的油輪T。就安全方面來說，圖3D表示的工作方式優(yōu)于圖3C所示的設(shè)計(jì)，因?yàn)樵谶@種工作方式中拖船的穩(wěn)定性極佳。
由圖3A至3D顯然可知，要求拖船能提供相對(duì)于拖船10長度方向有沿許多不同方向的牽引力。除此之外，如上所述，當(dāng)牽引方向在拖船10上是指向一種難以進(jìn)行的方向時(shí)，拖船10在工作過程中某種情況下其穩(wěn)定性會(huì)發(fā)生問題。圖4和圖5中表示了一種設(shè)計(jì)，通過這一設(shè)計(jì)改善了拖船10在困難情況下的穩(wěn)定性。圖4表示拖船10沿縱向的視圖，圖5表示拖船10的示意頂視圖，所以在兩個(gè)圖中牽引方向均指向拖船的側(cè)面。
由這些圖可見，拖船的穩(wěn)定性是這樣得到改善的在拖船10的甲板上(在前甲板或后甲板，或在前、后兩處甲板上)裝有一個(gè)拖引弧形架19，它由管狀的或?qū)к墵畹慕Y(jié)構(gòu)或類似物構(gòu)成。拖引弧形架19最好制成圓弧，如圖5所示。在拖弧形架19上裝有一個(gè)滑塊、滑板或與之等效的拖引環(huán)，它們被配置或能沿拖引弧形架移動(dòng)，拖纜16穿過此拖引環(huán)，所以此拖引環(huán)15形成一個(gè)牽引點(diǎn)，拖纜16從此牽引點(diǎn)通向被協(xié)助的船只。來自拖引絞車14進(jìn)入拖引環(huán)15的拖纜16穿過控制滑輪20，控制滑輪20最好位于拖引弧形架19的中心，或基本上在中心范圍內(nèi)。此結(jié)構(gòu)最好設(shè)計(jì)為，將控制骨輪20裝在垂直軸17上，垂直軸17上裝有一根水平梁18，此水平梁18的外端安裝拖引環(huán)15。這樣做可具有更好的結(jié)構(gòu)剛度和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。拖引弧形架19最好安裝在甲板平面內(nèi)，拖引環(huán)15應(yīng)盡可能接近拖船10的甲板通過，這樣作的目的是要提供位置盡可能低的牽引點(diǎn)。
由圖4可以最清楚地看出，借助于圖4和5所示結(jié)構(gòu)所得到的效果和優(yōu)點(diǎn)。如圖4，5所示，拖纜16從絞車14直接通向拖引環(huán)15或通過控制滑輪20。在圖4中用字母d表示作用在拖纜16上的牽引力作用線，與拖船水線以下船身形狀側(cè)向投影的流體動(dòng)力作用點(diǎn)P之間的距離。字母d′表示一種作為舉例的情況下距流體動(dòng)力作用點(diǎn)P的距離，在這一例子中，拖纜的牽引點(diǎn)位于控制滑輪20處。構(gòu)成作用在拖纜上牽引力作用力臂的上述距離d′，比距離d大得多，所以，在這兩個(gè)舉例中，使用按本發(fā)明的拖引弧形架19時(shí)，使拖船10傾覆的力矩比沒有任何拖引弧形架時(shí)要小得多。如果拖船10從圖4所示的狀態(tài)進(jìn)一步傾斜，則作用在拖纜16上的牽引力作用線，將移動(dòng)得更加靠近流體動(dòng)力作用點(diǎn)P，或甚至移到作用點(diǎn)P的另一側(cè)。在這種情況下，牽引力不再具有傾覆拖船的可能；相反，牽引力試圖扶正拖船。如上所述，圖4和5所示之設(shè)計(jì)，尤其有利于用在圖3C和3D中所示的傾斜拖引的情況下。
圖6和7表示了本發(fā)明拖引裝置的最佳實(shí)施例，如已說明的，拖引裝置裝在拖船40的前甲板上。如圖6和7所示，拖引弧形架23裝在前甲板的前部30中，前部30全部留作拖引弧形架23專用，所以在此區(qū)域內(nèi)不再排其他結(jié)構(gòu)。前甲板的前部30和供移動(dòng)的區(qū)域，都沒有設(shè)置任何絞車。在此裝置中，拖引弧形架23可做得盡可能低。此裝置也可以以類似的型式用于拖船的后甲板上。
船40的舷墻26終止在船首拖引弧形架23的后部，橫向地穿過前甲板的橫舷墻27限定了絞車22的位置，并作為前甲板后部的界限。拖引弧形架23最好設(shè)置成能通過液壓的方法移向一邊(圖中未表示)，所以拖纜21穿過在弧形架23上的拖引環(huán)24到前甲板的前部30，可以在不必橫穿橫舷墻27到前甲板的前部30的情況下進(jìn)行。圖6所示的側(cè)視圖表示前甲板有前部30朝船頭方向向上升高，所以可在船頭上增加干舷高度。這樣做不會(huì)增加船40的傾覆趨勢，因?yàn)樵谄睜恳那闆r下，拖纜21指向側(cè)面，在拖引弧形架23后部的K點(diǎn)處，而此處的位置比船頭的其余部分低得多。
在此拖引裝置實(shí)施例中，使用了水平梁或等效的控制桿25和拖引弧形架23，所以測量拖纜21牽引力的滾輪裝置或類似的測量工具(圖中未表示)可以很方便地與拖纜21連接。將這種測量工具裝在一條自由的拖纜21上是相當(dāng)困難的。
上面通過附圖所示的例子闡明了本發(fā)明。但本發(fā)明不僅限于圖中所示的舉例，可以在下面所附權(quán)利要求限定的發(fā)明思想范圍內(nèi)，對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例作出各種改變。
權(quán)利要求
1.拖船用的拖引裝置，此拖船(10、40)上設(shè)有裝在后甲板或前甲板上的拖引絞車(14、22)，從此絞車引出的拖纜(16、21)、拖繩或類似物連接在被協(xié)助的船只(T)上，以提供必要的幫助，諸如拖引、操縱、制動(dòng)等，其特征為為改進(jìn)拖船(10、40)的穩(wěn)定性和拖船對(duì)被協(xié)助船只(T)所提供的拖引、操縱、制動(dòng)等特性，此拖引裝置包括一個(gè)拖引弧形架(19、23)，它位于拖船(10、40)前甲板的前部(30)和/或后甲板的尾部，并大至靠近甲板面或裝在甲板面上，該弧形架在處于由橫舷墻(27)所限定的一個(gè)區(qū)域中，還設(shè)有一個(gè)可沿此弧形架移動(dòng)的拖引環(huán)(15、24)，來自拖引絞車(14、22)的拖纜(16、21)穿過此拖引環(huán)(15、24)通往要協(xié)助的船(T)，此拖引環(huán)(15、24)被設(shè)置成在任何時(shí)刻均根據(jù)拖引角來定位。
2.按照權(quán)利要求1所述之拖引裝置，其特征為拖引弧形架(19、23)具有管狀或?qū)к墵罱Y(jié)構(gòu)或類似物，因此，拖引環(huán)(15、24)設(shè)在一個(gè)可沿此拖引弧形架移動(dòng)的滑塊、滑板或類似物上。
3.按照權(quán)利要求1或2所述之拖引裝置，其特征為拖引弧形架(19)是圓弧形的。
4.按照權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述之拖引裝置，其特征為設(shè)在前甲板上的拖引絞車(22)裝在橫舷墻(27)的后面，相應(yīng)地在后甲板上是在橫舷墻的前面，一個(gè)控制滑輪(20)設(shè)在拖引弧形架(23)的大至中心的區(qū)域內(nèi)，來自拖引絞車(22)的拖纜(21)穿過此控制滑輪(20)到拖引環(huán)(24)。
5.按照權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述之拖引裝置，其特征為拖引絞車(14)設(shè)在拖引弧形架(19)的大至中心的區(qū)域內(nèi)。
6.按照前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述之拖引裝置，其特征為從前甲板的前部(30)和/或后甲板的后部取消舷墻，為的是使拖引弧形架(23)的位置盡可能地低。
7.按照前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述之拖引裝置，其特征為拖引弧形架(23)被設(shè)置成能用液壓的或其他類似的方法移向一邊，為的是使拖纜(21)易于穿過拖引環(huán)(24)。
8.按照前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述之拖引裝置，其特征為在拖引弧形架(19、23)的中心裝有一根垂直軸(17)，軸上設(shè)有控制滑輪(20)，此垂直軸(17)與一根通到拖引環(huán)(15、24)的水平梁(18)或等效的操縱桿(25)相連。
9.按照權(quán)利要求8所述之拖引裝置，其特征為測量拖纜(16、21)牽引力的測量工具裝在水平梁(18)上或等效的操縱桿(25)上。
全文摘要
本發(fā)明涉及拖船用的拖引裝置。拖船(40)上設(shè)有裝在后甲板和/或前甲板上的拖引絞車(22)，從此絞車引出的拖纜(21)連接在被協(xié)助的船只上，此拖引裝置包括一個(gè)拖引弧形架(23)，它裝在拖船(40)前甲板前部(30)中，由橫舷墻(27)界定的一個(gè)區(qū)域內(nèi)的甲板面附近或甲板面上，或裝在后甲板的后部。為了使拖纜能沿拖引弧形架移動(dòng)，設(shè)有一個(gè)拖引環(huán)(24)，來自拖引絞車(22)的拖纜(21)穿過它通往被協(xié)助的船只，牽引力傳遞給拖船(40)，此拖引環(huán)(24)在任一時(shí)刻根據(jù)拖引角來定位。
文檔編號(hào)B63B35/68GK1116174SQ9510294
公開日1996年2月7日 申請(qǐng)日期1995年3月13日 優(yōu)先權(quán)日1994年3月14日
發(fā)明者海瑞·K·厄奧恩 申請(qǐng)人:艾科曼斯特-勞馬公司