用于船只控制的系统的制作方法

本发明涉及一种适用于控制船只浮力的系统，该船只为双体船(cat)，该双体船适用于以第一双体船(cat)模式运行，该双体船适用于以第二小水线面双体船(swath)模式运行，该双体船包括多个压载舱，在第一cat模式下该压载舱大部分为空的，在第二swath模式下该压载舱大部分装有水。

发明目的

本发明的目的在于在cat模式和swath模式下均提高船只的稳定性。

技术实现要素：

本发明的目的可通过在起始段落中公开的系统可以实现，并且该系统进一步改进为在第一cat模式下，空载船质量向船中央分布，在第二swath模式下，压舱水向船只端部分布。

由此可实现设计为以两种不同运行模式运行的船只，其中第一cat模式优选用于船只的运输，这非常高效，因为船只在较低吃水下运行，并且在cat模式下，水线沿着船只的两个船体。在空载船cat模式下，船的大部分质量向船中央集中。以这种方式，可保持相对小的惯性矩，并且提高主动模式控制薄片和拦截器的效率。

由此实现在cat模式下的纵向定倾中心高度位于船只上方较高处。因此，船的稳定性增加，并可通过相对低的燃油消耗以相对高速来运行船只，因为船只的大部分高于水面。仅两个船体必须在水中驱动。而在swath模式下，船只在水中相对较低，并且现在水线面分布在将船只的上部连接至水中船体的支腿上。以这种方式，船只更重，因为压载舱现在装有海水，这导致船只的质量分布为船只的两端都形成很重的配重。以这种方式，实现了纵向定倾中心相对cat模式下的纵向定倾中心位于较低处。由此实现了船只现在形成相对稳定的工作平台，该船只以低于cat模式下的速度移动。

在本发明的优选实施例中，在第一cat模式下，船只的浮心可位于船中央近船尾处。由此可实现船的进一步流体动力稳定。在cat模式下，海水压载舱将通常为空的，但是可调节压载舱中的水位。

在本发明的另一优选实施例中，在第一cat运行模式下，可通过至少一空气压缩机驱动快动海水压载系统。通过压载系统，可相对快速地改变压载物的量，该压载物的量受压缩机影响，在一种情况下，该压缩机能够通过降低舱中水位上方的压力装填压载舱，而在相反情况下，相同的压缩机可增大水位上方的气压，由此将水压出压载舱。可使压缩机与多个舱共同工作，但是在一优选实施例中，也可使每个舱具有一个压缩机。当在每个舱具有一个压缩机情况下工作时，这些压缩机可成管状连接，使得在当其中一个压缩机发生故障的情况下，压缩机可接管其他压缩机的功能。

在本发明一优选实施例中，该系统可包括一个或多个薄片和/或拦截器，该薄片和/或拦截器通过主动行驶控制系统控制。在船只的前端，主要在两个纵向船体中，可用薄片或拦截器，通过改变薄片的倾斜角，由此改变船只在水中的位置，因为通过薄片可增加或减小作用在船体上的俯仰力和翻转力。由于可改变船只前端两侧的吃水，由此可实现船体的快速俯仰调节和翻转调节。

在本发明的另一优选实施例中，在第二swath模式下，水线面面积可分布在三个或更多的支腿上。由此在swath模式下实现非常有限的水线面，因为水线面仅围绕连接船只上部和两个纵向船体的相对小区域的支腿。以这种方式，波浪沿船翻滚的影响非常有限，因为变至水位下或水位上的漂移体积非常有限。

在本发明另一优选实施例中，在第二swath模式下，水线面面积的主要部分可向船中央集中。由此可实现纵向定倾中心位于相对较低处。

在本发明的另一优选实施例中，在第二swath模式下，可通过用于船只平舱的空气压缩机驱动快动海水压载系统。通过空气压缩机，可改变海水压载舱中的压力，可通过减小水位上面的气压，使压载舱装入海水，并且可通过增加水位上方的气压排空压载舱。

在本发明的另一优选实施例中，可通过增加船只的重量，以及通过使压舱水和船只重心之间的距离最大化，来增加船只的惯性矩，从而减小船只的垂直加速度。

船只的大垂直加速度对于船只的可操作性及其船员具有许多负面影响。垂直加速度与定倾中心高度直接相关，定倾中心高度是浮体的初始静态稳定性的衡量值。

在这种情况下，浮体为双体船，其能够通过快动海水压载系统增加吃水，进入第二swath模式(小水线面双体船)。大的定倾中心高度通常导致大的加速度。太小的定倾中心高度有损船只的稳定性。

定倾中心高度按船的重心(g)与其定倾中心(m)之间的距离计算。定倾中心由船的惯性阻力与船的体积之间的比率确定。惯性阻力定量描述了怎样分布吃水线处的水线面面积以便抗翻转。对于船只，通常谈及纵向定倾中心高度(ml)和横向定倾中心高度(mt)，其指的是船只分别在俯仰和翻滚方面的初始静态稳定性。为了实现大的纵向定倾高度，优选分布向船体端部集中分布的大水线面面积。

此外，可通过增加船只的惯性矩来减小加速度。实际上，这可通过增加船只的质量以及使配重和船只重心之间的距离最大化来实现。轻质的船只通常具有比较重船只更大的加速度。

然而，有助于高速的船体设计特点导致水线面面积向船只的后端集中，并由此增加定倾中心高度。还优选轻质以实现低燃料损耗下的高巡航速度。此外，这导致船的大加速度。

变至swath模式的原因为通过利用上述原理消除高速双体船船体的差加速性能。水线面面积最小化并向船中央集中。因为压载舱装有海水，因此质量增大，并且舱的位置进一步增大惯性矩。结果是船只具有高速双体船的特点以及swath船只非常稳定的工作平台的优点。通过由空气压缩机驱动的快动海水压载系统，所有这些都成为可能。

cat模式

浮心位于船中央近船尾处

空载船重量向船中央分布

通过空气压缩机驱动快动海水压载系统

经由多个薄片和/或拦截器，运行主动行驶控制系统

swath模式

水线面面积分布在三个或更多支腿上

水线面面积的主要部分向船中央集中

压舱水向船只端部分布

通过空气压缩机驱动快动海水压载系统

附图说明

图1图示了船只的截面图。

图2图示了本发明的另一截面图。

具体实施方式

图1图示了船只4的截面图，其中该船只包括甲板或上部以及水下船体6、8，其中水下船体6、8包括前压载舱10、12以及后压载舱14、16。此外，具有指明的机舱18、20，并且在甲板上，具有指明的前压缩机22、24以及后压缩机26、28。

在cat模式下，船只2运行时压载舱10、12和14、16大部分是空的。因此船只相对重的质量集中在机舱18、20。因此船的大部分重量集中在中心附近。在cat模式下，其中质量集中在船中央，由此实现相对高的纵向定倾中心位置。在相反的状态，当压载舱10、12和14、16大部分填入水时，船只以swath模式运行。压舱水的重量现在位于船体的前部和后部。这将产生大多较低的纵向定倾中心高度的位置。由此当船必须例如靠近远海风力发电厂运行时，实现相对稳定的工作条件。该swath模式对于保持船只十分稳定非常有效，但是对于远距离航行并不有效。

图2图示了本发明的另一截面图，但是现在是较低于水位的水平面截面图。图2指明了两个水下船体6、8，其包括压载舱10、12、14和16。此外，在船体6、8中放置有指明的机舱18和20。在船体6、8的腔体30和32中指明有前推进器。前推进器必然包括一个或多个螺旋桨，该螺旋桨可在通道30、32中运行。此外，具有指明的薄片34、36，其通过致动器38、40运行。船尾附近可设置另外的薄片和/或拦截器。在船体6、8的后部，具有指明的螺旋轴42、44以及螺钉46、48。螺钉也可位于船体下方。

在运行中，通过如图1所指明的压缩机，压载舱10、12、14、16可或多或少地装入海水。薄片34、36可通过致动器38、40进行翻转或俯仰控制。因为可相当快速地变化薄片，因此这是实现船只4进一步稳定非常有效的方法。如果船只之前具有一些速度，可通过翻转薄片34、36，来改变俯仰角和翻滚角，以该方法使船只稳定。

附图中使用的附图标记

2系统

4船只

6船体

8船体

10压载舱

12压载舱

14压载舱

16压载舱

18机舱

20机舱

22压缩机

24压缩机

26压缩机

28压缩机

30推进器腔

32推进器腔

34薄片

36薄片

38薄片控制器

40薄片控制器

42轴

44轴

46螺钉

48螺钉