CN1115297A - 护航拖引和/或海港用的拖船 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种供护航拖引和/或在海港内使用的拖船，此拖船至少在前甲板上设有拖引绞车(22)。从前甲板的拖引绞车(22)连接到被拖引船的拖缆(21)牵引力，通过拖引环(24)传递，此拖引环(24)按拖引角来定位，并邻近甲板面或在甲板面上。拖船(40)的船身设计成，使船身的流体动力作用点向上提，并向拖引环(24)靠近，以减小使拖船(40)倾覆的力矩，并使拖缆力和流体动力二者的作用点沿纵向互相靠近。

Description

护航拖引和/或海港用的拖船

本发明涉及一种供护航拖引和/或在海港内使用的拖船，此种拖船至少设有一个安装在前甲板上的绞车，当拖船用作高速护航拖引时，借助于一条来自拖引绞车并连接在被协助船只上的拖缆，改善被协助船只的操纵和制动特性；当拖船在海港内作业时，它能适用于执行正常的拖引和缓冲任务。

不久前发生的那些甚至已引起严重石油泄漏的事故，对于提高海上运输石油的安全性方面又增加了更大的压力。有一些导致石油泄漏的事故，是由于运油船在紧急关头，既失去了可操纵性，又失去了推进力。从这些石油泄漏事故得出的结论是，有关的油船在结构上要求特别密闭，因此在建造油船时需采用双层底结构。此外，有必要设计一种新型拖船，它能协助处于危险中的和在近海水域的油船。

与传统的海港拖船相比，对所谓的护航拖船规定了完全不同的标准。首先，护航拖船的护航速度至少要等于油船的最低速度。最经济的护航速度应是在一定区域内油船的最高允许速度，或者如果不存在这种限制，则最高允许速度的标志是要保证交通安全。实际上，这意味着护航速度甚至可达到13至14节。因此，除了只是跟随以此速度航行的油船外，要求拖船能以这种速度执行其护航任务。此外，护航拖船应能在任何气候条件下发挥它的作用。这些先决条件首先要求护航拖船必须能沿一切可能的方向工作，如果需要的话，还必须能以最大速度改变方向。还有，这类拖船需要有最大的拖引力。由于有这些要求，实际上在现有的护航拖船上唯一适用的推进装置是螺旋桨机构，其推进方向能作360°旋转，并有大的推进力。

在先有技术中已知主要有两种类型的拖船适用于作护航拖引，其中的一种是所谓的牵引式拖船，在这种拖船上，拖引绞车装在后甲板上，螺旋桨机构设在拖引绞车的前面，靠近船头。另一种是所谓船尾驱动式拖船，在这种拖船上，拖引绞车在前甲板上，螺旋桨在船尾。牵引式拖船和船尾驱动式拖船反映了先有技术的工艺水平。尤其对于船尾驱动式拖船，其缺点是，虽然船身的侧向表面积相当大，但形状不好，力的作用点位置太靠后，所以得不到适当的横向力。

在普通的只供拖引不作制动用的拖船中，一般在拖船的后甲板上装有一种带钩的弧形结构，拖缆固定在此钩上。业已证明，这样做增加了拖船的稳定性。在供制动用的拖船前甲板上没有采用这种结构。

另一方面，经常采用箱形龙骨或平板龙骨，以改善普通船只的方向稳定性，但没有在拖船中使用。

本发明的目的是提供一种新型拖船，供护航拖引和/或在海港使用，与先有技术相比作出了改进。为达到这一目的，本发明的主要特点为，为了改善拖船的稳定性和拖船向被协助船只所提供拖引、操纵、制动和类似的特性，设置了拖引环或类似装置，来自前甲板的拖引绞盘并与被协助船只相连的拖缆牵引力通过它传递给拖船，此装置根据拖引角定位，并接近甲板平面或在甲板平面内，以及，拖船的船身设计成，能使船身的流体动力作用点向上提，并向拖引环或类似装置靠近，以便减小使船只倾覆的力矩，并使拖缆牵引力和流体动力二者的作用点沿纵向互相接近。

与先有技术中已知的设计相比，采用本发明可获得突出的优点。这些优点中的一个例如所设置的绞车绳索的第一根拖缆在拖船上的牵引点是可以移动的，使此牵引点就拖船的稳定性而言始终处于一个最佳位置。第二个突出的优点在于，拖船在水线以下的部分的侧向投影设计并制造得相当大，使拖船能承受很大的力。此外，拖船水线以下部分侧向投影的形状，应使投影的压力中心相对于绞车牵引点处于最佳位置。本发明其他优点和特点可见下面对本发明的详细说明。

下面借助于附图所表示的实施例说明本发明。

图1是牵引拖船的正视示意图；

图2是本发明船尾驱动式拖船正视示意图；

图2A是图2中拖船头部示意图；

图2B是沿图2A之B—B线剖面图；

图3A、3B、3C和3D是拖船各种工作方式示意图；

图4是沿拖船的纵轴线方向看拖船在拖引状态中的示意图；

图5是本发明拖船的拖引装置顶视示意图；

图6是配备有本发明拖引装置一种最佳实施例的拖船局部侧视示意图；以及

图7是与图6相同的部分顶视图。

图1表示了正视示意图，牵引拖船的总体在图中用数字1表示。由图1可见，螺旋桨机构2装在拖船上的位置，离船头的距离比离船尾的距离近，而且是在绞盘4牵引点5的前面。拖缆或拖绳在图1中用数字6表示。在拖船的船尾水线W以下装有一个大的尾鳍3，用来增加拖船在水线下面的船身外形的侧向投影，使拖船1能承受更大的横向力。尾鳍也是用来提高方向稳定性。在图1中，侧向投影的流体动力作用点用字母P表示。此流体动力作用点P的位置，主要涉及拖船1的牵引力和对此力的承受能力。就牵引力和对比力的承受能力而言，最重要的因素是螺旋桨机构2与牵引点5之间的纵向距离和沿高度方向的距离，以及，流体动力作用点P与牵引点5之间的纵向和高度方向的距离。这些距离的大小对于拖船牵引力和稳定性有重要意义。

图2表示船尾驱动式拖船的正视示意图，其总体用数字10表示。船尾驱动拖船10上的螺旋桨装在拖船的尾部，而绞车14则装在拖船的前甲板上。在图中，数字15表示牵引点，数字16表示拖缆或拖绳。在图2所示的拖船10中，拖船水线以下的船身形状横向投影，通过在拖船10上设船首鼻12而增大。此外，在船底下面装有附加的龙骨，例如箱形龙骨13、平板龙骨或等效物，从而进一步增加了船身形状的横向投影。由于有船首鼻12，所以侧面的流体动力作用点P可以前移，并更靠近牵引点15。P′表示没有船首鼻12时的流体动力作用点位置。图2中用字母W表示水面。

在这里有必要指出，表示在图1和2中的流体动力作用点P、P′并不是恒定不变的，它们取决于沿船只纵向水流的进入角来移动。流体动力作用点P在图1所示牵引拖船1中的位置，通常在船的中间到船尾之间的范围内变动，在图2所示的船尾驱动拖船10中，一般在船的中间和船首部之间变动。图中表示的位置仅仅为了举例。

如图2所示，船首鼻12和附加的龙骨13的作用是增大了船身的外形，因而增加了横向牵引力。然而，借助于船首鼻12和附加的龙骨13，尤其在基本上横向拖引的情况下增加了船身的“力”，这样力的显著增大并没有按同样比例增加侧向形状的表面积。甚至在借助于上述附加投影，亦即船首鼻12和附加龙骨13，增加仅大约10％表面积时，通常便使横向力加倍。其结果便是用较小的和不太贵的船只或船身，便可提供较大的横向力。类似地，力的作用点或流体动力作用点P，可借助于上述投影使之尽可能高，从而使倾侧力矩(下面结合图4的举例还要说明)和船的吃水，比在船身下配置一个大尺寸的拖带式鳍时要小。向前朝船首鼻12移动流体动力学作用点P是人们所期望的，因为拖缆力和流体动力二者作用点现在彼此更加接近。降低螺旋桨产生的拖缆力的力因而可减到最小。

图2A示意表示了图2所示拖船的船头部分，用来说明船首鼻12的设计，图2B示意表示图2A中沿B—B线的剖面，亦即在水线与船首柱相交之处。如图2A所示，船首鼻12尽可能向前延伸。船首鼻12被设计成，在船首缓冲垫起作用时，亦即拖船用于在海港作业时，它仍保持在船头后侧。船首鼻12最好是扁平的，甚至是板状的，为的是尽可能有效地增加横向力。船首鼻12的下缘最好成锐角，类似地，前缘和上缘也比较尖，所以在偏斜作业状态下水流分离得尽可能好，从而产生最大的横向力。由图2A和2B可见，船首鼻最好设计成透镜状，所以在正常的向前航行状态，有助于减小阻力，增加船舶速度。类似地，圆形的船首鼻12使得当拖船在被协助船的尾波中航行时，使之易于操纵。

按照本发明的拖船，尤其是护航拖船的船首柱与水线成锐角，此角β例如约45°。另外，船首设计得比较削瘦，换句话说，图2B中的γ角大，例如数量级为45°，所以在海上航行时水不会飞溅到前甲板。在船首柱和船首鼻12之间设平板状构件12A，可以进一步加强船首鼻12的作用。由于增加的构件12A是平板状的，所以不会影响适航能力，恰恰相反，它能增加横向力。

正如前文已指出的，按本发明的拖船底部之下进一步采用了附加龙骨13。上面已经说明，此附加龙骨13可以例如是箱形龙骨、平板龙骨或类似物，但“T”形梁结构也适用于此目的。T形梁或平板状的附加龙骨13，它们的力的效果与箱形龙骨相同或甚至更大，但在这种情况下，船只入船坞时可能更麻烦些。

图3A至3D表示了不同的工作模式，其中按本发明的拖船10用于护航拖引。图3A和3B表示基本的工作方式，其中，油轮T的航行受拖船10的控制，以及，如果需要可令其停止航行。图3A中表示的情况说明，拖船10的螺旋桨机构11定向为，使螺旋桨产生的推进力沿着航行的方向。在此工作方式中，拖船10保持在与拖缆16的同一个方面。因此，牵引力F完全由螺旋桨11产生。在这种工作方式中，牵引力F取决于油轮T的速度。在试验中达到的最大牵引力，大约是拖船静态牵引力的1.5至1.6倍。但是，如上面曾提及的，这种工作方式不能用于很高的速度下，因为在牵引力完全由螺旋桨提供以及当油轮T的速度显著增加时，拖船10的发动机将严重过载。如果发生上述严重过载，拖船10必须离开图3A所示位置。

图3B表示另一种工作方式，其中拖船10用于直接制动和固定油轮T。这一工作方式与图3A所示工作方式的区别在于，螺旋桨机构11相对于拖船10的航向旋转了90°，所以螺旋桨互相面对。在这种工作方式下，当发动机在慢车工作状态，拖船10提供的制动能力太小。但是，当拖船10的发动机全速运行时，即使速度很低(约8节)，制动力仍等于能从拖船10得到的最大静态牵引力。在试验中已证明了这一点。但是，当速度增加时，制动力也基本上呈线性增大。采用这种工作方式，不存在采用图3A所示工作方式时有使发动机过载的类似的危险；因此，图3B中介绍的工作方式可有效地用于高速下。采用此工作方式得到的另一个优点是，拖船10中几乎没有产生任何侧向推力分量，因此，速度降低时不会对被协助船，亦即油轮T的操纵造成任何妨碍。

图3C表示的工作方式中，拖船10基本上转成拖缆16的横向。这种工作方式称为动态工作方式，并因而能获得极好和强有力的制动和操纵效果，尤其在若拖船水线以下船身形状侧向投影足够大时。在这里，制动效果主要借助于拖船10的船身。在这种工作方式中，拖船的稳定性尤为重要，因为，如果拖船10牵引点的位置相对于拖船水线以下船身形状的侧向投影的压力中心不妥当，拖船甚至可能倾覆。如前所述，这种工作方式尤其可用于在控制被协助的油轮T时，油轮T本身的设备难以或完全不能使用时，因此，油轮T可借助于拖船10保持要求的方向。

图3D表示了一种工作方式，在某种意义上它是直接制动和动态操纵工作方式的一种组合。在这种工作方式中，拖船10船身和螺旋桨都用来协助制动，此外，这种工作方式还用于按类似于图3C所示的工作方式来操纵被协助的油轮T。就安全方向来说，图3D的工作方式优于图3C中的设计，因为在这种工作方式下拖船10的稳定性非常好。

由图3A至3D显然可知，要求拖船能提供相对于拖船10长度方向为沿许多不同方向的牵引力。除此之外，如上所述，当牵引方向在拖船10上是沿一种难以进行的方向时，拖船10在工作过程中的某种情况下其稳定性会发生问题。图4和5表示了一种设计，由此改进了在难以工作的情况下拖船10的稳定性。图4表示拖船10沿纵向的视图，图5表示拖船10的示意顶视图，所以在每个图中牵引方向均指向拖船的侧面。

由这些图中可见，拖船的稳定性是这样得到改进的：在拖船10的甲板上(前甲板或后甲板，或在前、后甲板上装设拖引弧形架19，此弧形架19由管状的或导轨状的结构或类似物构成。拖引弧形架19最好制成圆弧形，如图5所示。在拖引弧形架19上装有一个滑块、滑板或与之等效的拖引环，它能沿拖引弧形架滑动，拖缆16穿过此拖引环，所以此拖引环15形成一个牵引点，拖缆16从此牵引点起通向被拖引的船只。拖缆16从绞车14穿过控制滑轮20进入拖引环15，控制滑轮20最好位于拖引弧形架19的中心或基本上在中心范围内。此结构最好设计为，将控制滑轮20装在垂直轴17上，在垂直轴17上安装一根水平梁，在此水平梁18的外端安装拖引环15。这样的结构具有更好的刚度和结构稳定性。拖引弧形架19最好安装在甲板平面内，使拖引环15尽可能接近拖船10的甲板通过，这样做的目的是要提供位置尽可能低的牵引点。

由图4可以最清楚地看出借助于图4和5所示结构所得到的效果和优点。如图4所示，拖缆16从绞车14直接通向拖引环15或通过控制滑轮20。在图4中用字母d表示作用在拖缆16上的牵引力作用线，与拖船水线以下船身形状侧向投影的流体动力作用点P之间的距离。字母d′表示在一种作为举例的情况下距流体动力作用点P的距离，在这一例子中，拖缆的牵引点位于控制滑轮20处。构成作用在拖缆上的牵引力的作用力臂的上述距离d′，比距离d大得多，所以，在这两个举例中，使用按本发明的拖引弧形架19时，使拖船10倾覆的力矩比没有任何弧形架时要小得多。如果拖船10从图4所示的状态进一步倾斜，则作用在拖缆上的牵引力的作用线将移动得更加靠近流体动力作用点P，或甚至移到作用点P的相对侧。在这种情况下，牵引力不再具有倾覆拖船的可能；相反，牵引力试图扶正拖船。如上所述，图4和5所示之设计，尤其有利于用于图3C和3D中所示的倾斜拖引的情况下。

图6和7表示了本发明拖引装置的最佳实施例，如已说明的，拖引装置装在拖船40的前甲板上。如图6和7所示，拖引弧形架23装在前甲板的前部30中，前部30全部留作拖引弧形架23专用，所以在此区域内不再安排其他结构。前甲板的前部30和供移动的区域都没有设置任何绞车。在此装置中，拖引弧形架23可做得尽可能低。此装置也可以以类似的形式用于拖船的后甲板上。

船40的舷墙26终止在船头中拖引弧形架23后部，横向地穿过前甲板的横舷墙27，限定了绞车22的位置和界定了前甲板的后部。拖引弧形架23最好设置成能通过液压的方法移向一边(图中未表示)，所以拖缆21可以在不必穿过横舷墙27的情况下，通过在拖拉弧形架23上的拖引环24，到前甲板的前部30。图6所示的侧视图表示前甲板的前部30朝船头方向向上升高，所以可在船头上增加干舷高度。这样做不会增加船40的倾覆趋势，因为在偏斜牵引的情况下，拖缆21指向侧面，在拖引弧形架23后部的K点处，而此处的位置比船头其余部分低得多。

在此拖引装置的实施例中，使用了水平梁或等效的控制杆25和拖引弧形架23，所以测量拖缆21牵引力的滚轮装置或类似的测量工具(图中未表示)可以很方便地与拖缆21连接。将这种测量工具装在一条自由的拖缆21上是相当困难的。

上面通过附图所示的例子阐明了本发明。但本发明并不仅限于图中所表示的举例，可以在下面所附权利要求限定的发明思想的范围内，对本发明的实施例作出各种改变。

Claims (11)

1.供护航拖引和/或在海港内使用的拖船，此拖船至少设有一个安装在前甲板上的拖引绞车(14，22)，当拖船(10，40)以高速度护航拖引时，此拖船(10，40)借助于拖缆(16，21)改善被拖引船只(T)的操纵和制动性能，拖缆(16，21)来自拖引绞车(14，22)并连接在被拖引船(T)上，此拖船(10，40)在海港内使用时，可适用于执行正常的缓冲顶靠和拖引任务，其特征为：为了改善拖船(10，40)的稳定性和由拖船给予被协助船(T)的拖引、操纵、制动等特性，设置了拖引环(15，24)，从拖引绞车(14，22)连接到被拖船(T)的拖缆(16，21)的牵引力，经过拖引环而传递，此拖引环(15，24)按拖引角来定位，并邻近甲板面或在甲板面上，以及，拖船(10，40)的船身设计成，使船身的流体动力作用点(P)向上提，并向拖引环(15，24)或类似物靠近，以便减小使拖船(10，40)倾覆的力矩，并使拖缆力和流体动力和二者的作用点沿纵向互相接近。

2.按照权利要求1所述之拖船，其特征在为：拖引环(15，24)可沿拖引弧形架(19，23)移动地定位，拖引弧形架(19，23)装在拖船(19，40)的前甲板上。

3.按照权利要求2所述之拖船，其特征在为：拖引弧形架(19，23)是圆弧形的，在拖引弧形架(19，23)上装有在拖引状态下指向侧面的拖引环(15，24)，拖引环(15，24)可从拖船中心线移向靠近拖船的侧面。

4.按照前列权利要求中任一项所述之拖船，其特征在为：拖船的船身有一个船首鼻(12)，它从船首柱向前凸出。

5.按照权利要求4所述之拖船，其特征在为：船首鼻(12)尽可能前伸，但仍位于船头的后方。

6.按照权利要求4或5所述之拖船，其特征在为：为增加横向力，船首鼻(12)制成扁平的。

7.按照权利要求4至6中任一项所述之拖船，其特征在为：船首鼻(12)是透镜状的。

8.按照权利要求4至6中任一项所述之拖船，其特征在为：船首鼻(12)是平板状的。

9.按照权利要求4至6中任一项所述之拖船，其特征在为：为改善船首鼻(12)的力和为了进一步增加横向力，在船首鼻(12)和拖船(10，40)的船首柱之间装有平板状附加构件(12A)。

10.按照前列权利要求中任一项所述之拖船，其特征为在拖船(10，40)的船底装有附加的龙骨(13)。

11.按照权利要求2所述之拖船，其特征为：附加的龙骨是箱形龙骨、平板龙骨、T形梁龙骨、或在先有技术中已知的其它等效龙骨。

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