专利名称：自主游动的货物集装箱的制作方法
技术领域：
本发明一般地涉及海运作业，具体来说，涉及移动货物集装箱的系统。
背景技术：
过去，海运货物的作业包括用吊车和体力来搬运许多小件物品，例如，箱子、圆桶，以及板条箱货物等，以便将它们装载和从运输船上卸下。尽管码头边的运输较为有效，但仍然普遍地需将货物运输到未开发的海岸线或从其运出货物。随着国际贸易量的增加，更为有效地运输货物的方式正在海运业界内掀起。今天，大部分海运货物通过联合运输的集装箱进行运输，其允许巨大体积量有效地在主要港口之间运输。其结果，当今大部分运输船舶构造成装载和使用商业的货运集装箱。
商业的货运集装箱在很大程度上根据国际标准化组织(称之为“ISO”)提出的规格书进行制造。这些规格书包括对强度、水密性、移动性以及安全性的标准。其规格典型地为40英尺长8英尺宽和8英尺6英寸高(即，40’×8’×8’6”)，并可称重超过34吨，满载容量超过2,700立方英尺。其它的ISO标准集装箱可以是20’×8’×8’6”，45’×8’×8’6”或45’×8’×9’6”。如果说到商业的集装箱，我们意指上述的或类似的强和大的(4’或以上)的货物集装箱，而不考虑其是商业的、非盈利的还是政府的用途。
今天深吃水的大型货船都构造成装载和使用ISO标准货物集装箱等，它们不能靠近浅水海岸或平浮码头。它们必须使用具有特殊货物装运设备(例如，吊车等)的现代化码头设施，或必须在碎浪带之外卸货并用较小的船将集装箱运输到海滩。后者方法非常效率低下，因为它需要细致地对齐集装箱，同时，在动态的、带有传输吊车(带来附加运动)的浮动平台之间传输集装箱。再者，较小的船必须空船从海滩返回以便装载下一批货物，因此，大大地降低其生产力。
存在有好几种供应集装箱的系统，它们或者通过碎浪带或者在碎浪带上。最普遍使用的方法是使用小船的驳运，该小船足够大以便可在其船甲板上容纳一个或多个商业集装箱。较小船沿侧边拖拉集装箱船，而使用吊车将集装箱放置在船上。然后，由船员将较小船驱动到海滩。该类型的船具有一浅的吃水，以使它能靠近海滩，并具有一放下到海滩上的斜坡，以便于货物集装箱运输到海滩上。然后，空的小船必须返回到集装箱船以便重复该种循环。然而，这种方案也遭受低下的运输效率，因为需在空载的情况下返回到大船。这还受大船必须保持离岸所需距离的影响。
从船上搬运货物也可达到较高的运输率，集装箱可在轮子上驱离船舶。这些船舶称之为滚装船(RO-RO船)。然而，它们用于原始海滩或海岸设施则需要一非典型的陡坡，其允许深水集装箱船接近海岸或码头构造。
因此，尽管当今国际集装箱系统给大家带来巨大利益且对于国际贸易十分重要，但它也引起上述突出的缺点。由于大容量坞边集装箱设施的开支，使得它们趋于迎合特殊的船舶。这些船舶又只在(有时仅在)具有大容量设施的较大港口内有效地作业。如果由集装箱运输的货物目的地是小的港口或未加改良的海岸线，则它们必须通过陆上运输，或分解和重新装载为杂货以便局部地作业。此外，由于通过联合运输集装箱的装运体积，很少有装备用于杂货或驳运的营运船舶，(集装箱运输到一大港口之后)进行二次运输花费的时间和费用正日益令人不敢问津。此外，在仍然要求使用集装箱运输到原始地方(例如，军事后勤地)的某些应用中，需要相当的费用和时间来建立临时的卸货设施。因为对于商业操作这显得太昂贵，仍还慢且易受攻击，所以，这样还远非理想。对于两栖的驳船，它们难于在公海里运载货物。滚装集装箱船的相对运动，集装箱在吊车鞍桥上的摆动，以及驳船在波浪上的颠簸，使得集装箱装入驳船的作业很慢。用于普通海滩上的RO-RO船需要构造临时的堤道，其可使集装箱船放置其坡道以便将集装箱卸下到堤道上，同时船停泊在其足够吃水的深水域中。然而，该过程添加货物传输前所需的时间并增加涉及的成本。
假定海运集装箱运输具有众多优点并可寄予信赖，但尚存在上述的缺点，人们需要的是一改进的装置、系统和方法来将海运的货物集装箱运输到未装备有大容量集装箱设施的地方。
发明内容
本发明提供一用于自推进的海运货物集装箱运输的方法、装置和系统。在一示范的实施例中，一自主游动的货物集装箱(“ASCC”)包括一装备有一运输器的标准ISO集装箱。该运输器包括一推进器单元和控制器。推进器单元包括一发动机(带有燃料供应、润滑剂、空气入口、排气、发动系统和动力控制器)、一推进器副系统(带有驱动轴、推进器和操纵元件部分)以及接口(包括相关的集装箱接口、设备支承固定器、流体动力学的导流罩和入口及进入开口)。控制器包括一天线、导航灯和处理器、一通讯单元(带有长途通讯接口和软件输入/输出端口)，以及编目控制和其它选项控制。它还可包括一前压舱物单元。
本发明的其它特征和优点，以及本发明各种实施例的结构和操作，将在下面参照附图作详细描述。
附图的简要说明尽管所阐述的权利要求书包含了本发明的新颖特征，但如果结合附图进行阅读，参照以下对本发明目前优选的说明性的实施例的详细描述，可以最好地理解本发明本身及其某些的目的和优点，在诸附图中
图1至4分别是说明本发明第一实施例的一推进器单元的侧视立体图、侧视截面图、后视立体图以及方框图；图5至7分别是说明本发明第一实施例的一前压舱物单元的侧视图、前视图以及侧视立体图；图8是根据本发明的另一实施例的船舷集装箱装卸系统的说明性实施例的侧视立体图；图9是说明本发明另一实施例的带有附连推进器、压舱物以及装卸单元的集装箱的立体图；图10是说明图9的自推进集装箱的运动、控制和问讯的操作关系的示图。
具体实施例方式
上述现有系统的局限性被本发明的新颖的改进措施所克服，下面用目前优选的实施例来说明这些改进措施。该实施例涉及用于货运集装箱的自主海上运动的装置、方法和系统。为方便起见，我们称该实施例为一自主游动货物集装箱(“ASCC”)。ASCC的主要系统元件是推进器单元120、压舱物单元160和集装箱105，以及与ASCC互相作用的遥控单元。本发明还提供用于ASCC和遥控/支承系统的操作方法。
尽管本发明在下文中作较详细的描述，但这只是为了方便起见，而不意图限制本发明的应用。事实上，在阅读以下的描述之后，本技术领域内的技术人员将会容易地明白，如何根据应用和具体的设计选择在替代的实施例中实施以下的发明。
现参照附图，尤其是参照图1至4，示出一根据本发明的某些目前优选的实施例的ASCC。个别的元件各用标号表示，在所有的附图中使用相同的标号表示相同的元件。
集装箱ASCC的最大单元通常是一标准的、密封的商业货物集装箱105。在优选的实施例中，ASCC对标准ISO联合运输集装箱不要求作修改。如果需要的话，也可采用专用集装箱，而推进器和压舱物单元120、160可容易地附连到这些专用集装箱的设计特征上。例如，定期地用于原始海滩作业的集装箱可装备有一加强的下部船壳以承受海滩堆积的情况。
在一替代的实施例中，运输器(推进器和压舱物单元120、160)的所有的或关键的元件都集成到集装箱105，而牺牲某些内部的货物空间。该替代的实施例较佳地基本上在一标准集装箱105的全部尺寸范围内提供运输器的功能。该特征允许集装箱105以标准的装载间距堆满在集装箱船内并最大程度地减小运输的浪费体积。不管在装载前还是在集装箱船上，一体的运输器还不需要操作作为分离项(如果运输器和集装箱单独地装载的话)的运输器。
推进器单元在优选实施例中，一推进器单元120包括所有主要的推动副系统和控制副系统，它们呈现一方便(即，快速地附连和可堆叠)的形式。这些主要的副系统包括一发动机127、一推进器系统122、一操纵系统124以及连接器112。也可使用其它的副系统，例如，各种电子设备135、服务接口132、145、通气管114和滚轮148。因此，推进器单元120可容纳所有主要设备，为一ASCC提供其自主游动的能力。
发动机127提供推进力，为一尾喷管、推进器、螺旋桨、闭式螺旋桨(通过轴123)或其它推进副系统提供动力。优选的发动机127是一船用内燃机，但也可采用其它的发动机。对于内燃机来说，由于大部分推进器单元120在使用时通常是潜水的，空气可通过通气管114提供，即使推进器单元120被水没顶，也可允许发动机继续其功能。
发动机127还提供有足够的燃料储存131，以在航行操作过程中提供集装箱动力，它可包括大范围的巡逻和返回航程。不使用时，它不是将燃料储存在油箱131内，就在出发之前，它可在一部署在船舷的油站处，使用一燃料端口145进行加油。一油箱130或容器也可以是有利的，在长期不使用的时间(例如，几个月或长达几年)中，允许发动机油单独地储存起来，但在操作之前即可容易地提供使用。因为发动机将运行在起伏的海洋状态，所以，可以使用于式油底壳、摆动拾取等。
某些说明性的替代实施例包括在ASCC内采用一使用JP-8作为普通燃料的非点火动力装置；现货供应的商用柴油机，例如，美国陆军“Hummer”吉普车中使用的高性能发动机；以及更佳昂贵的技术水平，重量轻的发动机(例如，由南卡罗来纳州的Beaufort市的AMW Cuyuna Engine Company，Inc.的Two StrokeInternational division目前出品的发动机，或由新泽西州的Wood Ridge市的Rotary Power International，Inc.出品的发动机)。此外，压舱物(纵向的)可用来装载额外的燃料以备极端的航行需要。这样，燃料可添加而与任务的要求相匹配。可使用一快速附连的燃料传送管线，以便变换纵向的压舱物和将燃料供应到动力模块。
推进器副系统除了推进器/轴单元122、123之外还包括合适的水入口128。一些特殊的特征，例如，减速齿轮、螺旋桨导叶、反向齿轮、反向转动推进器、船底板等都是现有技术的设计师作设计选择的事情。操纵副系统跟从推进器122，并可使用垂直的操纵叶轮124容易地实施操纵。它们容纳在推进器外壳的排出封闭内，以确保它们受到保护免遭损坏，并有足够的结构强度抵抗控制力。然而，可使用其它的舵或翅片结构，并可用各种海运系统中的任一系统进行控制，例如，电气的线性致动器、曲拐、液压的或气动的系统等。通过完全地关闭叶轮、向侧边和前边引导推力可以实现反向推力。推力器也可用于近距离操纵，且抗纵摇/抗滚动鳍板125同样地有效。
一电子模块135提供要求水平的控制特征，从简单的操纵到复杂的通讯136、导航137、发动机控制138、传感器和数据存储和处理139功能。在较简单的装置中，存在的就是一操纵控制器，其偶联到一预设的导航程序，该程序由方向输入(例如，罗盘或惯性)补充。
然而，当使用更加复杂的电子设备时，可获得显著的操作优点。一发动机控制器138可监视典型的高性能发动机程序(例如，燃料量、轨压力、喷射时间、增压，和废气再循环，以及诊断和故障处理)。更加精确的导航可利用GPS(全球定位系统)单元、RF或光学定向导航传感器，或甚至与先进的定位和操纵程序偶联的雷达和声纳系统来实现。通讯模块136可允许发送或接收各种信息，通过无线的方式(例如，RF或光学窄束)或有线方式(例如，通过Comm Link(比特-字节)312的局部进入)。下面将讨论某些说明性的应用，其包括的内容从简单的问讯(ID，集装箱内容)和导航指令，到复杂的网络-中心实时控制和数据流。除了用作为一空气导管之外，可折叠的通气管115可方便地用作为一平台，用于通讯天线或光学接收器、导航光、传感器等。
一船上处理器和存储器139允许先进的程序用于ASCC的控制和与其它ASCC通讯。除了先进的导航控制外，它们还能局部地储存集装箱信息(例如，ID和内容)。与一通讯系统的偶联，它们允许遥控问讯ASCC，以确定货物、设定着陆和卸货的优先次序、更改航程或甚至取消运输供货，所有这些都根据通知的信息和对问讯的ASCC的内容的详细了解。
此外，可包括一局部的电源(例如，电池、燃料电池)，或可利用一起动器/发电机组合而将它们省略，以便在发动之前用来起动。还可使用一全电气的或混合的马达装置，但这样有可能在必须进行耗费更多时间充电之前已经有相当短的储存寿命。充电可通过起动器端口132实施，但在高负荷起动过程中，典型采用的是保存的电源(或在一无电池的单元内能进行电气起动)。也可采用其它起动器，例如，使用气动连接管或船上压缩空气的空气起动器。可选择地添加一蓄电池，以在发动机停转的情况下允许在海上重新起动。该蓄电池可储存在一低压状态下，起初用在起动时由压缩机驱动的ASCC发动机进行充电。辅助单元140和146用来说明可以添加的众多其它电子的或推进的副系统(例如，传感器控制器、压舱物、天窗装置等)，它们将会被本技术领域内的技术人员所认识。海水储囊可用来进一步降低ASCC进入到水中，以便提高经得起风浪的能力和稳定性，或当接近海岸线时其尾部保持翘鼻(减弱雷达信号，用于军事的应用)。
如集装箱运输技术领域内的技术人员将会认识的，使用任何各种商业设计中的容易提供的联合运输的连接器，一推进单元120可较佳地偶联到集装箱。连接器112在集装箱105的一端的各个角处的角提升/系住点处抓住货物集装箱。为了帮助集装箱105经得起风浪，后推进单元120通常通过连接器112连接到集装箱105的前部，因此邻近于集装箱的门定位，并在自主运输过程中保持其沿面向后的定向。
最后，推进和压舱物单元120、160较佳地包括滚轮148、168。它们保护ASCC底部并在集装箱到达海岸边时对集装箱提供提高的移动能力，允许ASCC被拖或推，而不需用吊车将它们提升到特殊车辆上的位置上。尽管固定的钢滚轮是最为普通的，但也可使用其它的形式(例如，弹性的或可撤回的轮子或圆柱)。也可包括辅助的移动车单元，在与ASCC分离时，允许推进单元120更容易地运动。
压舱物单元现参照图5至7，图中示出-ASCC压舱物单元160的优选实施例。该单元的用途之一是帮助ASCC的前部保持高于水面，确保推进器在所有海洋状态下保持浸没在水下，并使ASCC更容易地搁浅海滩而更靠近海岸，且将其拉出碎浪带。在某些应用中可以不需压舱物单元160。在其它应用中，功能性的设计可规定某些推进单元副系统(例如，导航灯、电子设备)，可供选择地包括在压舱物单元160的部分内，而替代推进器单元120。
在目前的优选实施例中，一压舱物单元160包括一压舱物单元164、可收回的支撑165、一捕捉单元166、滚轮168，以及集装箱连接器161。连接器16I和滚轮168较佳地与推进器单元120的连接器112和滚轮148相同。压舱物单元164可以是任何能排水的介质，不管其是可膨胀的(例如，一储囊)还是一固定形状的结构(泡沫内芯、玻璃纤维等)。捕捉单元166可以简单如一捕捉环，但可包括任何用来移动重物、即装满时的重的集装箱(通常重达40吨)的合适的装置。捕捉单元的其它实例包括一球和穴单元、一阳/阴适配器等。同样地，可收回的支撑可以是固定的(例如，一金属板或杆)，或是延伸的(例如，一可撤回的盘圈)，其能够承载重载，例如，在困难的(例如，沙砾或不平的)地面上曳拉一40吨集装箱时所遇到的重载。可延伸的支撑/盘圈的一优点在于，用来拖拉ASCC的陆上车辆可保持远离而在坚硬的地面上，且仍钩住在ASCC上以便用绞盘卷拉或拖曳到陆上。
当捕捉环166和压舱物单元164不需展开时(见图5所示)，它们可以一狭窄的形状因子拖拉。
调度系统现可参照图8和9来讨论一船上调度系统和操作的实施例。该特定的示图是一具有船舷装载能力的船170。然而，技术人员将会认识到任何方便的起动方法都是可能的，不管是用吊车、滑动器、“sodacan”斜道、尾部和侧边RO/RO(滚装)斜坡或降低到水中的平台，还是其它的装置。同样地，回收可通过吊车、平台等，仅受特定的船舶设计的限制。
在所示的情形中，船170包括一可移动的调度滑道，其可摆动到ASCC下水的位置，并可靠地被拖拉直到所需的为止。当调度时，滑道包括一上平台和转台173(以减小集装箱磨损和加快发动过程)、一滑道174，以及能沉入水中的平台175。当准备一ASCC以备发动时，它进行加油并在工作站172上进行准备。再加油的操作可通过类似于已用于飞机中的有控制的压力再加油方式进行，以在快速对车辆加油时减小危险和飞溅。该加压的加油也可提供驱动力将润滑剂注入发动机油坑内(如果选择的发动机需要在其油坑内有润滑剂)。
作为该调度过程的部分，在一电源和通讯联系连接后，执行一诊断自检(位校验)。该位校验可包括GPS致动(惯性或其它导航系统(如果使用的话))和验证、编目验证、导航灯操作(如果需要的话)，装备天窗系统(如果需要的话)，操纵和压舱控制系统准备就绪，发动机诊断，动力控制验证和保密码鉴定(如果使用的话)，以及成功的编目和导航数据上载。下载或上载到ASCC处理器/数据储存139的附加的信息可通过Comm Link145传输。状态和任何的报警可就地显示到工作站172的船员，或显示到船170上的其它控制监视器。如果需要的话，ASCC可同时地使用所有模式进行调度-滑道、吊车，以及RO/RO跳板。
如果状态检验成功，则ASCC的通气管展开，发动机起动，然后，下降到水中。
在位校验之前，ASCC单元通常附连到标准集装箱，以便不中断卸载操作顺序。在运输过程中，推进和压舱物单元可方便地堆叠在一集装箱内。ASCC外尺寸应允许一楔形堆装物置于一集装箱内，以便(1)允许在一储存的ISO集装箱内密集地放置/堆叠堆装物；(2)确保推进器在所有海洋状态中浸没；(3)允许以对运输器单元最小的损坏搁浅；(4)减小拖曳，以及(5)有助于流体动力学的流线型。应使用一单一的平衡点、提升点附件，以允许运输器单元容易地运动进出到储存的ISO集装箱内，为操作而偶联和脱开，并简化ASCC与单元的附连/脱开。
对各船的出发计划可以是标准的后进先出(LIFO)的方法。然而，由于通过就地的数据储存系统(例如，船库存数据库)可容易地确定库存，所以集装箱可装载或重新安排，以便根据目的地和各目的地(其可在飞行中改变)的货物优先顺序进一步实现流水线卸载。如果ASCC不装备有就地的数据储存、电子遥控填充(ERF)等，则外部所列的库存方案(例如，条形码)可用来确认和现场选择重要的载荷。
用于堆装物操作的标准操作设备可用于标准的甲板装载和系缚。在典型的发动中不需特殊的工具，也不需高技术人员、大量的人员培训或对标准ISO运输集装箱的修改。可使用军事海上输送和/或商业船舶。
如果要求的话，多个运输器模块可组装成船上的一单一的输送单元，使多个ASCC集装箱附连。在一实施例中，它们可构成军事水流标准堤道模块(用于JLOTS操作)，它们配对在一起以减少堤道建造时间，或堤道模块的配对，或翻倍配对(四个ASCC集装箱)，或更允许在组装顶上进行重设备摆渡，以靠近堤道旁边以便直接卸载，或搁浅以支承堤道结构。
最后，如果失去通讯或靠近较大集装箱船发生发动机失效，则可使用一可收回的船以捕捉该单元和再装载在ASCC集装箱船上，可遥控地致动天窗系统外或天窗系统上的变化以沉下该失效的单元(如果它对导航造成危险的话)。该天窗系统可以利用可反向的船底排水泵(连续地接通)进行操作；通过一水中传感器；以及甚至位于ISO集装箱内部，而不是作为推进单元的一部件。或者，该系统可在一过压模式中操作，由一外部压缩机单元供给动力，以保持集装箱内提升的气压，由此，防止水的泄漏。再者，当一ASCC返回到一船时，不管海上状态如何，通过一船上吊车或提升平台，诸如图9的缆索和钩177、178的方便的附件，允许进行快速地捕捉。
区域的运输/库存系统和操作现转向图10，图中示出区域的运输和库存控制系统的概图。根据实施的选择性特征，一ASCC系统允许ASCC的自主海上运输到各种目的地，其覆盖遥控和信息共享特征。所示出的与ASCC通讯的某些可能的遥控单元是，集装箱船170、一控制中心185(通过卫星182和网络/收发器183、184)，以及在海岸侧目的地处的现场人员的无线电PDA181。各个这些单元具有其自己的处理器和数据储存(例如，见局域的计算机系统187和船170上的数据库188)。然而，本技术领域内的技术人员将会认识到，任何能通讯的单元或甚至可对ASCC船上传感器探测的物体，可在一区域系统内用于自主或遥控ASCC的过程中。
借助于一运输/库存操作的概图，操作以从位于一方便的排放点的集装箱船处发放出ASCC为开始(即，集装箱具有至少一个推进器单元120)。ASCC系统的一个优点特征在于，集装箱船可远离最终目的地放出ASCC，容易地在150km以上，甚至在遥远分隔航道内的航行中。因为ASCC结构的结实和灵活的展开选项，ASCC也可在海上状态3以上的状态下放出。此外，放出的范围可从一单一的集装箱(例如，发放到小乡村的人道主义的货物)到从一个或多个船发出的成百上千的集装箱。
因为保持的数据关于各ASCC货物，所以，所有ASCC保持区域的逻辑库存和运输系统的部分，直到在其目的地卸货为止。内容、部位、目的地和计划的路线可为所有授权用户共享，以及个别集装箱所收集的任何其它传感器数据。这又以内容物的最高优先需要，允许动态地、实时地再确定集装箱到达目的地的路线。此外，给予海岸边人员可看见宽范围的信息系列，局部的控制也可传送到其区域内的ASCC人员。因此，负责局部逻辑的人员可通过使用装备诸如PDA181的通讯/处理器的装置，合适地用适当的数据库程序进行编程和逻辑计算，由此可控制在合适分段运输点处的集装箱到达顺序。因为ASCC延伸的运输能力，所以，在通常较为拥挤的海岸线处，它们以绕道或其它控制的型式容易地库存在海上。
使用最有效的运输船，对于货物的供应该系统给予无先例的控制、可量测性和灵活性。其容易地适于最近的编目和导航技术，因为任何的各种控制点(ASCC、船、海岸或指挥中心)可在飞行中更新，仅受到对于各给定单元的特定硬件/软件设计选择的限制。不管是模糊逻辑、丛集算子、ERP级逻辑控制，还是就需要简单的导航路线，一技术人员可使用由ASCC系统提供的特征实施他或她的系统选择。不管是民用的还是军用的，还允许大型船舶分配各种贵重的特殊的容器。因为个别ASCC相对低的成本，所以，计划者可甚至在恶劣的或敌对的环境中冒失去多个ASCC的风险，其知道通过给定ASCC的残存能力和数量，仍可达到事关时间重要的足够量的供应。这同样不能说是现有的海运选择，其中，全部的操作已经停止若干天或甚至等待更加有利的条件。
根据预定的运输计划(通过其内部的GPS/INS设备验证)，集装箱可直接朝向一特定的海滩场所，在根据预定的运输计划(通过其内部的GPS/INS设备验证)，在着陆海滩场所之前通过站点进行导航，或根据预定的运输计划(通过其内部的GPS/INS设备验证)，在一离岸的等待区域内徘佪，直到用无线电召回为止。集装箱可具体地通过编码无线电指令给予地址，如果改变指定的要求，在途中将次重要优先项目的货物传输到海滩，或以其它方式使它们自己航行到海滩。一旦到达海岸，集装箱则从水中取出。
尽管最快的实施例可能是简单使用ASCC，但许多ASCC将能在船和海岸之间环行。这可通过将空载ASCC开到一可收回的船上来实施。或者，运输器(推进和压舱物单元120、160)可在海岸从其集装箱105中拆开，重新置于返回的ASCC集装箱的其它的运输器对，在船上拆开以便用于其它的集装箱。这样，每个船仅需少量的运输器，允许货物达到最大化，而用于运输器的空间达到最小。特定数量只是一个逻辑上的问题，根据期望的运输路线和供应率容易地进行优化。
尽管以上讨论的实施例特别有效于开通商业集装箱供应到不能提供昂贵集装箱终端的港口和海岸边的社区，但也可容易地适于紧急的(释放或危险的)和军事的作业。在某些方面，分配的供应和控制系统特别适于复杂的、危险的和现代军事武装力量所需要的时间重要的后勤供应。举例来说，它可被军事的、完全服从的用于联合后勤越海的环境(JLOTS)。这样的环境包括没有固定港口设施的船的装载/卸载，在敌对的和友好的领域内，甚至在敌对的对抗中。通过允许分配的和动态的控制，连同全部系统的成本，对于人员和重要财产的风险大大地减小，同时，后勤流动率显著地提高。
结论因此，本发明提供一改进的海运逻辑和货物运输系统，包括自主游动货物集装箱，以及操作它们的过程。自主的和分配的，供选择地还可完全网络的方法，允许显著地节约成本，比先前已经可能的方法相比，具有更加可量测的、灵活的和有效的能力。当然，本技术领域内的技术人员将会认识到，对于上述个别的元件、它们的布置可以有各种可能的替代物，但仍然落入本发明的范围之内。因此，尽管已经重要地指出本发明在一特定的ASCC实施例中进行了描述，但本技术领域内的技术人员将会认识到本发明的部件和过程可以进一步分配或与其它聚合，并以各种方法实施。
此外，尽管某些优点已经结合上述实施例进行了描述，但还有许多是明显的且可适用于本发明。某些这样的优点包括大型运输船舶可保持在分隔水道内或在沿岸水域的外面，并且仍然快速地、安全地和大容量地供应其货物；通过它的应用达到大型集装箱船卸货率的显著的提高(7倍或以上)，例如，因为所有可供的运输吊车可与显著缩短的各个操作同时地使用；它对不发达的海岸边区域提供显著提高的吨位(高达20倍或以上)，由于ASCC能在离岸等待，所以导致容易地提供到海岸上，尽快地让可供的运输设备接收它们，因此，不需等待较轻的船返回而带有附加的货物；ASCC可朝向“陆地”同时沿着海岸线；它显著地减少逻辑操作所需要的人员(高达20倍或以上)，因为不需要较轻的船和它们的船员，以及不需要在海滩上过度的制造组件及其相关的构造人员；它允许重新安排货物到岸时间，同时，集装箱仍在海上，通过遥控地调整所选择的个别ASCC的速度/到达时间，可着手改变上岸的优先或特殊运输车辆的到达。
总而言之，为了说明和描述本发明的实施例，已经给出了以上的描述，但无意是排外的或限制在所揭示的形式。这些实施例的选择和描述是为了解释本发明的原理，显示其实际应用，并能使本技术领域内的技术人员能够理解如何制作和使用本发明。本技术领域内的技术人员将会明白许多改型和变体。因此，应该理解到，本发明不局限于以上所述的实施例，但应解释为纳入在附后权利要求书的全部精神和范围内。
权利要求
1.一用来通过水域移动一商业集装箱的运输器，包括一推进器系统，包括一用来将运输器连接到商业集装箱的连接器装置；一推进装置；以及一可操作来导航运输器的控制装置。
2.如权利要求1所述的运输器，其特征在于，控制装置包括一导航模块；一推进控制模块；以及一通讯模块。
3.如权利要求2所述的运输器，其特征在于，导航模块包括以下组群中的至少一个卫星导航单元、惯性导航单元、定向航标接收器、雷达、声纳，以及可操作地响应于位置信息和推进指令中的至少一个的信息和指令处理器。
4.如权利要求2所述的运输器，其特征在于，推进控制模块包括以下的组群中的至少一个操纵控制器、发动机控制器，以及可操作地构造成控制运输器位置的信息和指令处理器。
5.如权利要求2所述的运输器，其特征在于，通讯模块包括以下的组群中的至少一个无线接收器、无线发射器、有线接收器、有线发射器、以及可操作地构造成接收外部导航信息、货物信息和运输器指令中的至少一个的信息和指令处理器。
6.如权利要求5所述的运输器，其特征在于，信息和指令处理器还可操作地构造成发送以下的组群中的至少一个运输器的导航信息、集装箱识别和内容信息，以及运输器传感器信息。
7.如权利要求2所述的运输器，其特征在于，推进装置包括一发动机；以及一操纵装置。
8.如权利要求7所述的运输器，其特征在于，发动机包括以下的组群中的一个柴油马达、气体马达、电动马达，以及混合马达，它们与以下组群之一偶联喷管、推进器、螺旋桨，以及螺旋推进器，其中操纵装置包括以下的组群中的至少一个操纵叶轮、舵、鳍板和推力器。
9.如权利要求8所述的运输器，其特征在于，推进系统还包括一通气管、一导航灯、一油箱和加油端口、发电机和电池的至少一个、一电子设备进入端口、一天窗单元，以及一滚轮。
10.如权利要求1所述的运输器，其特征在于，还包括一压舱物装置，其可操作地偶联到远离推进系统的集装箱的相对端。
11.如权利要求10所述的运输器，其特征在于，压舱物装置包括一浮力单元、一捕捉单元，以及连接器，该连接器可操作地将压舱物装置偶联到集装箱。
12.如权利要求11所述的运输器，其特征在于，压舱物装置还包括一滚轮和一偶联到捕捉单元的可收回支撑，其中，浮力单元包括以下的组群中的一个一可膨胀的单元、一泡沫内芯、一玻璃纤维，以及其它固定形状的单元，而捕捉单元包括以下的组群中的一个一固定的或延伸的环、适配器单元、探头，以及球窝部件。
13.如权利要求12所述的运输器，其特征在于，还包括一可收回装置，其包括可操作的连接器，以便连接到以下的组群中的至少一个集装箱，以及推进器系统和压舱物装置。
14.一包括偶联到商业集装箱的、如权利要求1所述的运输器的自主集装箱。
15.一用于重型设备的海上运输的提升单元，包括可操作地偶联在一起、如权利要求14所述的多个自主集装箱，以便在提升单元上运输重型设备。
16.如权利要求15所述的平台，其特征在于，还包括一偶联到各自主集装箱的顶部的顶部平台装置，各自主集装箱可操作而提供一用来移动重型设备的表面。
17.一包括如权利要求13所述的多个自主集装箱的海运货物系统。
18.如权利要求17所述的海运货物系统，其特征在于，还包括一调度系统，该调度系统包括一船，该船包括一调度准备装置和一下水装置。
19.如权利要求18所述的海运货物系统，其特征在于，调度准备装置包括一数据上载单元、一加油单元，以及一起动单元，该起动单元操作而将集装箱和导航信息之一上载到运输器，对运输器加油，并致动推进器系统的起动；而下水装置包括以下的组群中的至少一个吊车、滑道、斜道、坡道或可移动的平台。
20.如权利要求17所述的海运货物系统，其特征在于，还包括遥控单元，其可操作而发送和接收来自自主集装箱的信息。
21.如权利要求20所述的海运货物系统，其特征在于，遥控单元是以下的组群中的一个海运船只、空运单元、固定的或移动的陆地单元，以及空间单元，它们各具有一可操作地偶联到一通讯单元的处理器单元；其中，处理器单元包括构造成执行以下至少一个程序的指令对于多个自主集装箱的每一个的运动进行跟踪，通过多个自主集装箱的每一个的控制装置控制推进系统，从多个自主集装箱的每一个要求和接收数据，以及将信息提供给多个自主集装箱的每一个。
22.如权利要求17所述的海运货物系统，其特征在于，多个运输器包括在一商业集装箱的货物内。
23.一自推进的集装箱(SPC)，包括一商业集装箱；一海运运输器，其偶联至并可操作以便通过水域移动商业集装箱。
24.如权利要求23所述的SPC，其特征在于，海运运输器包括一推进系统，该推进系统包括一推进装置和一操作来导航SPC的控制装置。
25.如权利要求24所述的SPC，其特征在于，控制装置包括一导航模块、一推进控制模块，以及一通讯模块；而推进装置包括一发动机和一操纵装置。
26.如权利要求24所述的SPC，其特征在于，海运运输器还包括一压舱物装置，其可操作地偶联到远离推进系统的集装箱的相对端。
27.如权利要求26所述的SPC，其特征在于，压舱物装置包括一浮力单元、一捕捉单元、可操作地将压舱物装置偶联到集装箱的连接器、一滚轮，以及一偶联到捕捉单元的可收回支撑。
28.如权利要求27所述的SPC，其特征在于，还包括一可收回装置，其包括可操作的连接器，以便连接到以下的组群中的至少一个集装箱、推进器系统和压舱物装置。
29.一用于重型设备的海上运输的提升单元，包括可操作地偶联在一起、如权利要求23所述的多个SPC，以便在提升单元上运输重型设备。
30.一包括如权利要求23所述的多个SPC的海运货物系统，其特征在于，还包括一调度系统，该调度系统包括一船，该船包括一调度准备装置和一下水装置。
31.如权利要求30所述的海运货物系统，其特征在于，还包括遥控单元，其可操作而发送和接收来自自主集装箱的信息。
32.如权利要求30所述的海运货物系统，其特征在于，遥控单元是以下的组群中的一个海运船只、空运单元、固定的或移动的陆地单元，以及空间单元，它们各具有一可操作地偶联到一通讯单元的处理器单元；其中，处理器单元包括构造成执行以下至少一个程序的指令对于多个自主集装箱的每一个的运动进行跟踪，通过多个自主集装箱的每一个的控制装置控制推进系统，从多个自主集装箱的每一个要求和接收数据，以及将信息提供给多个自主集装箱的每一个。
33.一通过水域运输货物的方法，包括使用SPC的一控制器导航一自推进的集装箱(SPC)通过水域到达一第一目的地，SPC包括一商业集装箱和一偶联到集装箱并操作来移动集装箱的海运运输器。
34.如权利要求33所述的方法，其特征在于，导航步骤是基于来自于SPC上的一定位装置的输出。
35.如权利要求33所述的方法，其特征在于，还包括SPC的控制器，控制器与远处单元SPC数据通讯，该数据是以下的组群中的至少一个导航信息、集装箱识别，以及集装箱内容数据。
36.一如权利要求35所述的逻辑控制由多个SPC运输的货物的方法，包括用一遥控单元监视各SPC的导航信息和集装箱内容数据，并用遥控单元控制各SPC到达的目的地和时间。
37.如权利要求33所述的方法，其特征在于，导航步骤包括SPC接收以下的组群中的至少一个数据位置信息或来自外部装置的导航指令，以及根据这样数据调整SPC的移动方向。
38.如权利要求37所述的方法，其特征在于，还包括首先致动推进单元，以及运输器的控制器包括上载导航和集装箱识别信息，然后，从一集装箱船下水SPC。
39.如权利要求37所述的方法，其特征在于，还包括在到达一海岸之前调整SPC的压舱物单元，以保持集装箱的前导端高于相对端。
40.一在如权利要求33所述的通过水域运输之后在陆上移动一SPC的方法，包括将一电缆单元附连到SPC的压舱单元的捕捉单元，该压舱物单元和海运运输器都具有底部滚轮，以及拉动该SPC。
41.一在水域上移动重型设备的方法，包括将多个SPC偶联在一起，将重型设备装载在多个SPC上，根据权利要求33所述一起导航各多个SPC。
42.一如权利要求33所述的运输多个用于移动SPC的运输器的方法，该方法包括在一单一集装箱内安装多个运输器。
43.一海运货物集装箱供应系统，包括一连接到一货物集装箱的运输器，该运输器包括一推进系统，通过水域可操作地驱动偶联的运输器和集装箱，以及一控制器，其操作来与遥控单元通讯并控制集装箱通过水域的移动。
44.如权利要求43所述的系统，其特征在于，运输器还包括一压舱物单元，其偶联到与推进系统相对的集装箱上。
45.如权利要求43所述的系统，其特征在于，控制器还包括一导航处理器，其根据来自卫星定位系统或船上导向系统之一的信息进行操作而确定位置和路线。
46.如权利要求43所述的系统，其特征在于，运输器独立于集装箱而可重复使用，在从原先的集装箱首先脱开运输器并与装有相同的或不同的货物的新的集装箱偶联之后，运输器可为另外的运货再使用。
全文摘要
本发明提供用来将商业货物集装箱供应到海岸侧而不需集装箱终点站的一装置、方法和系统。本发明使用自主的集装箱，将一集装箱(105)偶联到一可拆卸的推进系统(120)而形成一自主的集装箱，推进系统具有一马达(127)和导航和操作控制器(135)，允许个别地通过水域快速地、有控制地、有效地和安全地供应货物集装箱。本文还揭示了压舱物单元(160)、调度系统(171－176)，以及通过遥控单元(181)的控制。这些改进允许集装箱(105)利用其固有的浮力，根据到达一规定位置而预先计划的或遥控路线以及到达的规定顺序，自主地接近一海岸，由此，减少所需要的货物承运商的数量，加快到达海岸的供货过程，并且不需高技术的码头边的设备。本发明允许货物既可运输到现代化的码头实施也可运输到原始的海岸地点，并且不管那里需要可加快供应这样的货物。
文档编号B65D88/78GK1809493SQ200480013943
公开日2006年7月26日 申请日期2004年5月18日 优先权日2003年5月19日
发明者W·M·小特皮格, R·A·克拉克 申请人:阿佩克股份有限公司