油污清理船的制作方法

专利名称：油污清理船的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种如独立权利要求的前序部分所述的油污清理船(oilcombating vessel)及控制油污损害(oil damage)的方法。
背景技术：
从船或炼油厂溢漏的油可能导致对环境的危害。油污损害可能发生在被冰层或冰 块覆盖的海洋、湖泊或河流的环境中。在这类环境下难以从冰中收集溢油。专利公报EP 1439119A1描述了一种三体船(three-hulled vessel)，在该三体船 的中间船体(hull)与侧船体之间有漏油收集装置。专利公报W02007054607描述了 一种三体船，该三体船适用于破冰。专利公报US 6592765描述了一种具有振动筛的油分离设备，该设备可附连到用 于将冰块推压至水面之下的船。通过使该振动筛贴着冰块振动，使油与被下压的冰块分离。 该振动筛可借助例如非对称质量或连杆而被振动。根据专利公报US 6592765的设备的尺寸必须被设计得庞大，以使其(尤其是在单 体船旁作业时)能承受冰导致的应力而不损坏。迄今为止根据专利公报US 6592765的振 动筛的基底面积(basal area)有若干平方米。需要大功率的振动机构来摇动大而沉重的 振动筛。由于振动筛的尺寸的限制，该振动机构必须能以显著地促进油与冰块分离的振幅 和频率来摇动沉重的振动筛。振动筛的振动可能形成小冰块和冰渣(ice sludge)，当这些 小冰块和冰渣穿过振动筛上浮到水面时，可能使油的收集变得更为困难
发明内容
。本发明的目的是提供一种用于从被冰或冰块覆盖的水域收集油的船及方法。为实现上述目的，根据本发明的船和方法的特征在于独立权利要求的特征部分所 述内容。根据本发明的油污清理船是一种多体船，其包括至少一个中间船体和位于该中间 船体两侧的侧船体。根据本发明的油污清理船具有分离结构，当船移动时，该分离结构将在 中间船体与侧船体之间从船首移动至船尾的冰块或固定冰(fast ice)推压到水面之下。上 述分离结构例如可以是沿船的纵向设置的格栅(grate)。该分离结构的作用是将冰向下推 压，同时让水和油穿过该分离结构到达基本上无冰的水中。该分离结构由此将油与冰块分 离，从而将油收集到例如容器中就明显容易得多。因此能从相对无冰的水面上利用油收集 装置来收集分离出的油。待被收集的油或炼油产品的密度小于水的密度，因此从被下压的冰块之中分离出 来的油趋向于穿过该分离结构上浮到水面。在一个实施例中利用这种现象来降低油/水混 合物中的含水量，该油/水混合物是利用油收集装置来处理的。油/水混合物的含水量降 低有助于油与水的分离。也可将基本处于这种状态的油/水混合物传输到船内的容器中， 因此该混合物含水量的降低使得必备的容器的容积减小。
根据一个实施例，油收集装置位于分离结构上方。在一个实施例中，安装在各船体之间的分离结构可以比侧船体的长度更长。通过使用长的分离结构，能够提高油收集效率和/或油收集性能。在很多情形下，利用附连在船的各船体之间且前边缘倾斜的分离结构将冰块推压 到水面之下，就能简单地取得可接受的收集效率(尤其是使用长的分离结构时)。除可能的 校正位置的过程之外，该分离结构相对于该船可以是不能动的，也就是说在收集油的过程 中该分离结构不能相对于该船的各船体主动移动。因此借助上述分离结构使油与冰块分离 并非一定需要该分离结构的下侧主动贴着冰块振动。还需注意，即便该分离结构不主动振动，但由冰的撞击和由船的推进装置引起的 振动通常仍然会部分地传递到分离结构。被动振动的分离结构基本上仅被冰块所导致的力 和/或船的推进装置的振动影响而振动。破开固定冰、撞击冰块和/或冰块的浮力使得力 随时间而变化，在此将这些力统称为由冰块导致的力。推进装置的振动可以是由例如发动 机、螺旋桨(propeller)和/或转轴所导致的。通常，不能动或被动振动的分离结构可被构造得更为耐用，和/或其表面积可大 于与振动机构连接的结构的表面积。分离结构的尺寸可被设计成大到使该分离结构能被用 来推压大而重的冰板和/或进行暂时性破冰。被遮蔽在各船体之间的不能动或被动振动的 分离结构的尺寸可被设计得较长，从而使分离出的油能有较长的时间来朝向水面浮升。根据一个实施例，上述的船是被特别设计用于破冰的三体船，其中分离结构以被 遮蔽的方式被置于在船的中间船体与侧船体之间。该船可被设置成基本上只从固定冰上折 下相当大的冰块，这些冰块基本上不能穿过该分离结构中的格栅。在很多情况下，借助不能 动或被动振动的分离装置将上述大冰块推压至水面之下，能够取得满意的收集效率。使用 不能动或被动振动的分离装置将会最大限度地减少从大冰块上折下的小冰块或冰渣的量， 这类小冰块或冰渣在穿过分离结构上浮到水面时会使油的收集变得更为困难。根据一个实施例，上述的船被用于在冰已成冰块的情况下收集油。由此，尽管该船 并非必须被优化设计以进行破冰，但同样可因该船具有多个船体而获益。分离结构因此而 可被安装在船中的各船体之间被遮蔽的位置，并能最大限度地减小海涌(swell)所导致的 油收集装置的高度变化。当船移动时，可能在水中形成漩涡和流动，结果使冰块和冰渣尤其易于从分离结 构的后端漂移到分离结构上，由此使得收集穿过分离结构上浮到水面的油更为困难。根据 本发明的一个实施例，该分离结构的后部基本上能够防止冰块和冰渣在船移动时穿行到分 离结构上。分离结构可形成为例如板状结构，并且分离结构的后部倾斜并朝向船的船尾上 升。分离结构的后部通常是可透水的，使得水能够穿过分离结构流动，并使得该分离结构不 会产生阻碍船行进的力。可将分离结构的后部设置成是可动的，由此能够容易地去除可能 聚集在分离结构上的冰块和冰渣。例如，可将该板状的后部的倾角设置为可调节的。根据一个实施例，利用拦油索(oil boom)将穿过分离结构上浮到水面的油引导至 中间船体内的油收集装置。拦油索可被设置成相对于船的行进方向倾斜，由此船的运动使 已经上浮到水面并贴靠着拦油索集聚的油朝向船的中间船体移动。根据本发明的实施例，上述的船基本上被系缚在其相对于水底的适当位置，以便 从被冰或冰块覆盖的水域收集油。使该船周围的水移动，使得水流将水中的油朝向船首引导，并进一步朝向附连在中间船体与侧船体之间的分离结构引导。该分离结构将油与冰块分离。利用例如泵将已被分离出来并浮向水面的油收集到一容器内。利用至少一个附连装置如锁定柱(locking pole)或锚来将船相对于水底系缚。优 选用该船的一个或多个推进装置来实现水的流动。还可利用独立的、用于产生所需流动的 装置来替代船的一个或多个推进装置，或与该船的推进装置一同使用。对本领域技术人员而言，在借助若干选定实例来更详细地阐释本发明的情况下， 本发明及其核心特征、及能够借助本发明取得的优点在权利要求书和以下说明中变得更为 清晰。


以下将参照所附的示意性附图更详细地描述本发明，在附图中图Ia示出从前面观看到的三体船；图Ib示出从侧向观看到的图Ia的三体船；图Ic示出从底侧观看到的图Ia的三体船；图2示出当图Ia的三体船正在破冰时从底侧观看到的该三体船；图3a示出从上方观看到的三体船，上述船具有用于推压冰块并将冰块保持在水 面之下的格栅以及油收集单元；图3b示出从侧向观看到的根据图3a的格栅和油收集单元；图3c示出根据图3b的格栅的某些实施例；图3d示出了一分离结构，该分离结构的用于下压冰块的部分能够透油和透水；图4a示出从上方观察到的三体船，上述船具有格栅和导油装置，该导油装置用于 将与冰块分离的油引导至中间船体中的油收集单元；图4b示出从侧向观察到的根据图4a的格栅和导油结构；图4c以三维方式示出导油索；图4d以三维方式示出筛分装置，该筛分装置被设置成用于去除穿过分离结构的 小冰块；图5a以三维方式示出格栅的横向支撑件；图5b以三维方式示出格栅的横向支撑件，该格栅的上表面同样是大体光滑的；以 及图6以示例性方式示出根据本发明的实施例的油污清理船正在油溢漏现场收集 油的情形。
具体实施例方式根据本发明的分离结构尤其适合于在三体船，即三体艇(trimaran)中使用。优选 的是此船还能破开固定冰。参照图Ia至图lc，三体船500包括中间船体SH1、右侧船体SH3和左侧船体SH2。 各船体SH1、SH2、SH3可通过甲板DCl彼此连接。WLl表示水面的水平线。龙骨与水面之间 的夹角为α。如没有龙骨，则角α表示中间船体SHl的底部在水面WLl的高度处与水面之 间的夹角。
参照图2，船500的尺寸可被设计成尤其适合于破开固定冰。侧船体SH2、SH3的 船首可被设置成大体上比中间船体SHl的船首更靠后，使得在冰上滑行的侧船体能够利用 相对小的力从中间船体SHl两侧的冰上折裂冰块J1。由于固定冰不再从中间船体SHl的侧 面支撑待被破开的冰块，因此侧船体SH2、SH3可容易地从固定冰上折下冰块。侧船体SH2、SH3也不需要完全穿过冰，而是通常侧船体只要从固定冰上折下冰块 Jl就足够了。因此侧船体SH2、SH3的吃水深度可以显著小于中间船体SHl的吃水深度。
中间船体SHl可利用公知的传统破冰船的原理来破冰。中间船体SHl可具有突出 的龙骨K1，这使破冰作业更高效。龙骨与水面之间的夹角α可被选择为较小角度，使得中 间船体SHl基本上通过将其下面的冰向下推压来破冰。角α例如可处于10-25°的范围 内。由于迎角较小，因此中间船体SHl的前部局部地上升到处于冰冻状态下的冰面上，并通 过向下推压冰来破冰。以此方式破冰所需的能量显著地小于在基本沿水面WLl的方向将冰 撞击成块的情况下所需的能量。同样，侧船体SH2、SH3相对于水面WLl的倾角也可选定处 于10-25°的范围内，以使侧船体能够容易地推压其下面的冰。冰块Jl也可竖立在船500的船体SHI、SH2、SH3下面，但为了简化附图，在图2中 未示出这类冰块。SX表示船的主行进方向和中间船体SHl的方向。船500具有至少一个推进装置Pl，并且还可具有船舵Rl。推进装置Pl可以有两个 以上，以便能够有效地补偿有时冰作用于侧船体SH2、SH3的非对称的力。在中间船体的船 尾可有两个以上大体上并列设置的螺旋桨。推进装置的螺旋桨转轴的方向可转动180度甚 至360度。该推进装置例如可以是Azipod (ABB公司的商标)或Aquamaster (Rolls Royce 公司的商标)。由于侧船体SH2、SH3不需要穿通冰，因此优选的是将推进装置Pl设置在中间船体 SHl 中。在例如专利公报W02007054607中描述了根据图Ia至图2的三体破冰船。在图Ia 至图2中或在专利公报W02007054607中特别示出的三体破冰船可配备下文描述的油分离
装置和油收集装置。参照图3a，中间船体SHl与侧船体SH2之间可具有分离结构100，当船500移动时， 该分离结构将在中间船体SHl与侧船体SH2之间移动的冰块推压到水面之下，并且该分离 结构将冰块保持在水面之下足够长的时间，以使油Bl有时间从冰块Jl上分离出来并浮向 水面。分离结构100有利地为格栅。在中间船体SHl与第二侧船体SH3之间优选具有第二 个类似的分离结构100b，由此能够在更广阔的区域上收集油，并由此使冰施加到船500上 的力尽可能对称。已被分离出来并浮向水面的油相对于船500移动，因而油可贴靠着油收集单元 200集聚成油斑(oil speck) B4，该油斑可用上述油收集单元200处理。油收集单元能够将 可能与油B4 —起被收集的水分离出来，并且可利用泵将油B4泵入容器300。在某些情况 下，还可将油与水的混合物以其原有形态收集到容器300中。在油溢漏较小时可采用这种 方式。在船500的中间船体SHl的侧面或底部可具有至少一个空气导管(airduct) 190， 利用从该空气导管吹出的空气能够更有效地将底部的油传输穿过分离结构100。
图3b示出根据图3a的分离结构100的侧视图。分离结构100具有第一结构部分10，该第一结构部分适合于在船500移动时，将在中间船体SHl与侧船体SH2之间从船首移 动到船尾的冰块Jl推压至水面WLl之下。分离结构100具有第二结构部分20，该第二结构 部分适合于在船500移动时，将在中间船体SHl与侧船体SH2之间从船首移动到船尾的冰 块Jl保持在水面WLl之下。上述第二结构部分20优选为至少部分地能够透油和透水。为 了减小运动阻力及提高收集效率，优选的是上述第一结构部分10也至少部分地能够透油 和透水。上述第一结构部分10和第二结构部分20例如可以分别是同一格栅的一部分。将冰块Jl下推的第一结构部分10作为一种结构，也起到将冰块保持在水面之下 的功能，而向下压持冰块的第二结构部分20则并非必需能够改变冰块的高度位置。部分10的下侧面(underside)可相对于水面WL呈角度β。部分20的下侧面可 以是基本上水平的。尽管图3b中所示的部分10与部分20之间的下夹角(lower angle) 是锐角，但分离结构100也可呈雪橇的滑板(runner)形状(当从侧向观察时)。为了有助 于冰的滑动，上述部分10、20的连接点的曲率半径可以例如为大于或等于0. 2m。这种曲率 还能够最大限度地减少从在下面滑动的较大的冰块Jl上破裂下小冰块。小冰块和冰渣会 妨碍从水面WLl上收集被分离出的油。如果第一结构部分10能够透油和透水，则当船500前行时，冰块Jl中的油几乎可 以沿水面WLl的方向直接穿透该部分10(例如格栅)。因此，不需要将水中的油推压得更 深，从而导致必须等待油回升到水面或朝向水面上浮。部分10和/或20可具有穿透分离结构100的开口或缝隙，使得上述开口或缝隙 例如占部分10、20的下侧面的表面积的至少30%、优选为至少60%。油可以是位于冰块之间的油斑Bl或者位于冰块表面上的油斑B2。待收集的油或 者说残油(oil raffinate)的密度小于水的密度，因此油趋向于穿过分离结构100中的上 述开口上浮。已经与冰分离的油B3可以一直上升到水面。已经与冰分离的油还可以在上 升到水面之前就被收集。分离出的油B3可在油收集单元前面集聚成油斑B4，油斑B4可用 油收集单元200收集。本文中“收集效率”的意思是指在一个时间单位内能收集的油量的多少。本文中“收集性能”的意思是指被船500所收集的油量与被船500所破开的冰的 面积内的总油量之比。被破开的冰的面积等于被破开的通道的宽度乘以该通道的长度。被分离出的油B3可能在水中浮升得相对较慢。通过为船500选择较慢的行进速 度可在一定程度上提高收集性能。然而，问题在于这可能会降低收集效率。当控制油污损害时，可用最佳行进速度驱动船500以，该最佳行进速度可使收集 效率达到最高。该最佳行进速度可以例如借助测试性驱动、微缩模型测试(miniature mode test)和/或仿真试验来确定。参照图3c，冰块Jl被保持在水面之下一段预定量的时间，这段时间例如可大于或 等于10s，甚或大于或等于60s。为此设置，分离结构100的没入水面之下的部分的长度Ll 可例如大于或等于中间船体SHl的沿吃水线的长度的15%。分离结构100的没入水面之下 的部分的长度Ll可优选为大于或等于中间船体SHl的沿吃水线的长度的30%，或者大于等 于侧船体SH2的沿吃水线长度的60%。如果油收集单元200的进油点202并不是正好位 于船尾，则距离L2对于保持时间而言很重要，该距离L2是分离结构100和水面WLl的交点与上述进油点202之间的距离。距离L2也可以大于或等于中间船体SHl沿吃水线的长度 的15%。距离L2可以优选为大于或等于中间船体SHl的沿吃水线的长度的30%，或者大 于等于侧船体SH2的沿吃水线长度的60%。距离L2可例如大于或等于10m。分离结构100的长度可优选为小于侧船体SHl的沿吃水线的长度。与分离结构 100从船500的船尾突出相比，如果分离结构100的后部完全处于中间船体SHl与侧船体 SH2之间，则能更好地避开由冰导致的应力。侧船体SH2、SH3的后端可沿船500的纵向突 出到基本上与中间船体SHl的后端平齐。分离结构100的前部优选地仅在侧船体SHl从固 定冰上折下冰块Jl之后才开始将冰块Jl向下推压。
为了使收集效率达到最高，优选使分离结构100的下侧面与水面WLl之间的高度 差hi尽可能地小，例如小于50cm。在某些情形下，还可能必须利用分离结构100来破冰。由此，优选将分离结构100 的尺寸设计成适当地庞大。这样就限制了高度差hi的最小值。结构10的将冰块下推的下侧面在水面WLl的高度处与水面WLl之间的夹角β 例如可处于5-35°的范围内，优选为处于10-30°的范围内，更优选为处于10-15°的范围 内。水面WLl与结构20 (其向下压持冰块)的上表面之间的高度差h2优选为至少大 于10cm，该高度差至少是由油收集单元或导油索30 (图4a)所造成。这使得油收集单元200 的底部能够完全没入水中，从而能够从结构上简化油收集单元。油收集单元200例如可具 有刷式撇油器(brush skimmer)，即刷式刮除器(brush peeler)。而如果水面低于结构20 (其向下压持冰块)的上表面(高度差h2为负值)，则可 能用到的刷式撇油器的各个刷必须要够到从而扫掠处于格栅的栅条(rail)之间的水面。分离结构100例如可以是由数个相邻的栅条或桁条(beam)构成的格栅。上述栅 条优选为大体上沿着中间船体SHl的方向。又由于栅条后部可能受到的由冰导致的应力要 比栅条的前部小，因此栅条后部的竖向尺寸可以比栅条前部的竖向尺寸小。参照图3d，分离结构100的将冰块Jl向下推压的部分10可以是能够透油B3和透 水的。当将固定冰或冰块Jl下压时，位于上述冰块Jl表面或这些冰块之间的油Bi、B2的 至少一部分与冰分离，由此被分离出的油B3此时能够沿着船的方向与水一起穿过部分10 并上行到油收集单元200或导油索30 (图4a)。因此，待被分离的油并非必须被随着冰块 Jl 一起被下压得更深并再度向上回升，而是能够在与原来所在深度大体相同的深度处穿过 格栅。如果结构部分10能够透油和透水时，则向下压持冰块的结构部分20可以较短并 且/或者是不透水的。如果油收集单元被直置于第一部分10之后或上方，则甚至可以不需 要第二部分20。然而，如果从与冰块分离(发生在结构部分10)至到达油收集单元200之 间的时间较短，则被分离出的油B3未必有时间有效地浮向水面WL1。因此，到达油收集单元 200的油/水混合物可能含油较少，这可能要求油分离单元200有较大容积。然而，如果油 分离单元200的容积足够大，则无需至少为确保油浮到水面的时间而限制船500的行进速 度(航速)。即使第二部分20不能透油和透水，也可以在此情况下通过选择尽可能长的第二 结构部分20来设定尽可能长的时间。
如果向下压持冰块Jl的第二结构部分20能够透油和透水，则理论上将冰块Jl向 下推压的部分10也可以是钢板，该钢板不能透油和透水并设置成呈倾角β。然而，这样不 能达到最佳收集效率和性能。另外，运动阻力也会因此而较大。通过分离结构100和油分离单元200的结合，能够较好地利用上述两个油分离原 理，亦即利用冰中的油在冰被下压时保留在水中的趋向，以及利用油随着时间的推移朝向 水面浮起的趋向。因此，优选的是结构部分10和结构部分20都能够透油和透水。优选地， 结构部分10至少应当让沿与船的行进方向SX相反的方向行进的油能够透过，而结构部分 20至少应当让倾斜上浮或垂直上浮的油能够上升穿透结构部分20。 参照图4a，油收集单元200还可被置于中间船体SHl内。船500可具有相对于行 进方向倾斜的导油结构30，该导油结构用于收集上浮的油B4并将其经由中间船体SHl侧部 中的开口 40传输到油收集单元。油可在油收集单元200中与水分离，并且分离出的油可被 泵入容器300。被分离出的水可被排回大海。导油装置30与行进方向之间的夹角Y例如可以处于10-70°的范围内。船500可具有至少一个泵42，泵42用于将油B4或含油的水从船体SHI、SH2、SH3 的侧面抽吸到收集单元200。船500可具有至少一个用于将已流过收集单元200的水排回 海中的泵。上述抽吸泵42也可用作将水排回大海的泵。图4b示出了从侧向观察到的图4a的情形。在船向前行进时，导油结构30捕获已 上浮的油B4并将其引导至中间船体SHl内的油收集单元。图4c以三维视图示出了图4a的情形。这里，分离结构100可包括由数个相邻的 滑动栅条12构成的格栅。油B3能够从栅条之间的间隙相对于水笔直向上地、并且相对于 移动的分离结构100向后倾斜地浮升。水面上的油能够大体上沿水面WLl的方向从栅条12 之间笔直地穿过。参照图5a，分离结构100的栅条12可由横向的桁条50、60连结在一起。冰块Jl 沿栅条12的下侧面滑动，并且分离出的油B3可从栅条12之间上浮。横向支撑件50、60的截面形状可被选择成，使流动阻力较小和/或使横向支撑件 不会将冰渣集聚在其前面。参照图5b，可在栅条12之间安设向下压持冰块的部分20的横向支撑件62，使得 栅条的上表面在船500的行进方向上平滑。因此，能够降低横向支撑件62将那些可能穿过 栅条的冰块集聚在其前面的可能性。栅条之间的间隙d2优选地处于5-lOcm的范围内。如果间隙d2与冰块的厚度或 待破开的固定冰的厚度相比过大，冰块Jl可能会从格栅的栅条12之间穿过。穿过栅条的 冰块可能会不利于导游装置30和/或油收集器200的操作。根据图Ia至图2的三体船500的一个优点是，在船体SHl与船体SH2之间移动的、 被破开的冰块Jl的尺寸大体上相对较大。由此，降低了冰块Jl在较大程度上穿过栅条12 之间的间隙的可能性。船500的尺寸以及与待破开的固定冰的厚度相关的船500的速度和航行深度可被 选择为，使得由第一结构部分10向下推压的冰块Jl的平均直径可例如大于或等于船的中 间船体SHl与侧船体SH2之间距离的三分之一。平均直径是依据待被下压的冰块Jl的质 量，作为直径的加权平均数而计算出来的。冰块Jl的平均直径例如可以大于或等于0.3m。
分离结构100有时可能会撞击厚的冰块或大块浮冰(pack-ice)，因此优选的是将 分离结构100的尺寸设计得较庞大。栅条的厚度d3例如可处于2-5cm的范围内，或处于待 破开的固定冰的厚度的1-5%的范围内。穿过栅条12的冰块Jl和/或冰渣竖立在油斑B4中(图3a、图4a和图4c)，并且 可能妨碍油在油收集单元200中的处理。有时必须将冰块Jl和/或冰渣从油收集单元200或导油索30前面移除。例如， 船500可具有用于暂时将导油索30或油收集单元300提升出水外的装置。于是冰块Jl和 /或冰渣就将能够离开中间船体SHl与侧船体SH2之间的空间。然而，其缺点是油斑B4的 至少一部分随后将流回大海。参照图4d，可利用例如机动筛(mechanical sieve) 38将竖立在油斑B4中的冰渣 排入大海，该机动筛适合于将小的冰块JSl和/或冰渣从油斑B4中滤出。筛38可连接一 致动机构，该致动机构例如沿着路径M1、M2、M3和M4移动筛38。路径Ml将筛38放到冰块 JSl下方。路径M2将筛38从水面WLl提升上来并将筛38放到导油索30后面。路径M3将 冰块JSl倒入导油索30后面的海中。路径M4将筛38送回导油索30前面。也可以人工方式(例如利用锹铲)移除竖立在油斑B4中的冰渣。为此目的，分离 结构100上例如可具有一个或多个工作桥，这些工作桥具有行走面(walking level)和扶 手。返回参照图3a和图4a，可通过经由气体导管190，在中间船体SHl和/或侧船体SH2、SH3下方吹气(例如压缩空气)，来部分地促进油的收集。气体沿着船体SH1、SH2、SH3 的底部上升，使(船体的)底部下方和侧面上的油随着气体而部分地聚集，并促使油穿过分 离结构100浮升。上述气泡还可减小船体与冰之间的摩擦。由于随着容器300装满收集的油，船的吃水深度可能增大，因此可例如用压载舱 (ballast tank)来控制船500的与破冰和油收集相关的最佳航行深度。也可将所收集的油或油/水混合物泵送到船500之外的驳船。船500可具有用于调节分离结构100的相对于中间船体SHl和/或水面WLl的高 度的装置。船500可具有用于在不用船500收集油时将分离结构100从水体中提起的装置。分离结构100可附连有这样的构件如果冰施加到分离结构上的力暂时性地增大 到可能损坏该结构时，这些构件能使分离结构向上和/或向后移动。分离结构100例如还可以是具有5-lOcm的开口的钢板。参照图Ia-图3a以及图4a，三体艇是指具有三个大体上相邻的船体的舰艇、小艇 或其它船舶。小型三体艇的沿着中间船体SHl的吃水线的长度例如可处于10-20m的范围内。中 型三体艇的沿着中间船体SHl的吃水线的长度例如可处于20-50m的范围内。大型三体艇 的沿着中间船体SHl的吃水线的长度例如可处于50-100m的范围内。超大型三体艇的沿着 中间船体SHl的吃水线的长度例如可处于100-300m的范围内。中间船体SHl的宽度例如可以为沿着中间船体SHl的吃水线的长度的24%，侧船 体SH2、SH3的宽度例如可以为沿着中间船体SHl的吃水线的长度的2_8%，而侧船体SH2、 SH3与中间船体SHl的距离例如可以为沿着中间船体SHl的吃水线的长度的6-12%。
中间船体SHl的排水量例如可以是整个船500的排水量的70-95%，优选为整个船 500的排水量的80-90%。从而，船500的侧船体SH2、SH3部分的排水量可优选为5-10%。除了中间船体SHl和侧船体SH2、SH3之外，船500还可具有一个或多个附加船体。 附加船体可设置在侧船体SH2、SH3的侧部和/或船体SHI、SH2、SH3后面。两艘三体艇500可被连接在一起并排行进。返回参照图lc，中间船体SHl可从侧船体SH2、SH3大体开始破冰的位置开始，朝 向船尾呈渐缩形。由此，避免了船体SHI、SH2之间的冰块在渐窄的空间中的反向移动。为了提高收集效率，最优选的是将油收集单元200或导油装置30设置为尽可能 地 靠近船500的船尾，以便取得将冰块Jl保持在分离结构100之下的保持时间，在考虑到船 500的长度和航速的情况下，该保持时间尽可能的长。油收集单元可具有用于将油与水分离的装置。油收集单元200可具有例如刷式撇 油器，即刷式刮除器(图中未示)，该撇油器具有转动或移动的刷。该刷被设置成使其刷毛 掠过油斑B4的表面之下，从而使一部分油附着在刷上。附着的油可通过擦拭或压挤刷毛而 被分离。与刷毛分离的油可被泵入容器300。油收集单元200可具有吸嘴，该吸嘴被精确地保持在油斑B4的表面的高度。因此， 当使用吸嘴抽吸时，能够主要收集油而不是水。可使用电动、气动或液压致动器和/或浮子 来调节吸嘴的高度。因此油收集单元可具有抽吸式撇油器。油收集单元200可具有带状件(belt)、条状件(ribbon)或其它移动表面，用以扫 掠油斑B4中的油。一部分油附着到带状件上，稍后这部分油可从带状件上被抹除到或挤压 到收集容器300中。因此油收集单元可具有带式撇油器。油收集单元200可具有用于将油与水分离的旋流分离器(cyclone)。因此油收集 单元可具有旋流式撇油器(cyclone skimmer)。图6中示出了下列情形油轮600在冰冻环境中发生事故，导致油B5从油轮600 漏入水中。油轮600可能例如搁浅或猛烈撞上在冰中形成的通道的边缘，使得油轮的底部 或侧部产生裂口，油从该裂口流入水中。油污清理船500已到达事故现场来收集从油轮600漏出的油B5，并从而控制油污 损害。如油污清理船500迅速到达事故现场，从油轮600漏出的油B5尚无时间大面积扩散， 而主要是散布于油轮600附近。因而没有必要通过使船500围绕油轮600移动并同时破冰 来收集油，因为这种过程可能会使油B5扩散到更大区域并使油B5混入冰渣和冰块Jl中， 这样反而会导致油B5的收集工作变得明显更为困难。如图6所示，用锚Al将船500基本上系缚在其相对于水底的适当位置。在将船 500系缚之后，利用船500的推进装置Pl使船500周围的水移动。如图所示，利用推进装 置Pl获得水的流动(在图中以箭头标示)，这种流动将油B5、冰渣和冰块Jl朝向油污清理 船500的船首引导，尤其是朝向设置在该船的中间船体SHl与侧船体SH2、SH3之间的分离 结构IOOUOOb引导。分离结构IOOUOOb让水和油能够穿过分离结构IOOUOOb到达基本 上无冰的水中。分离结构100、100b将油与冰块分离，从而使油的收集明显更加容易。利用 收集装置将被分离出并浮向水面的油收集到容器300中。尽管在本文中船500基本上被设 置在其相对于水底的适当位置，但由于利用推进装置Pl获得的水的流动以及船500相对于 水底的垂直运动，分离结构100、IOOb仍能将冰块向下推压。如果冰静止地堆靠船500的船首，则在必要时可移动船500，以便将堆积的冰从分离结构IOOUOOb处移除。利用推进装置Pl获得的流场在船500周围扩展到较大的区域。如图6所示，流动是利用推进装置Pl获得的，并且这种流动到达通道外侧的固定冰下方。可利用与船500关 联地设置的船舵Rl来引导水流。通过改变船舵Rl的方位，可改变船500周围的水的流动， 由此使油B5尽可能有效地朝向船500的船首移动并穿过分离结构100、100b被收集。本发明并不仅局限于说明书及附图中的上述实施例。本发明仅由所附权利要求书 中提出的范围所限定。
权利要求
一种船(500)，具有至少一个中间船体(SH1)、第一侧船体(SH2)以及第二侧船体(SH3)，其特征在于，所述船(500)包括分离结构(100)，位于所述中间船体(SH1)与所述第一侧船体(SH2)之间，用于分离多个冰块(J1)中的油(B1，B2)；其中所述分离结构(100)具有第一部分(10)，该第一部分(10)用于在所述船(500)移动时将在所述中间船体(SH1)与所述第一侧船体(SH2)之间移动的冰块(J1)推压至水面(WL1)之下；其中所述分离结构(100)的至少一个部分(10，20)能够透油和透水，以及装置(200)，用于收集已与被下压的所述冰块(J1)分离并穿过所述分离结构的油(B3，B4)。
2.根据权利要求1所述的船(500)，其特征在于，所述分离结构(100)被设置成相对于 所述中间船体(SHl)是不能动的，或基本上仅被冰块所导致的力以及所述船的一个或多个 推进装置(Pl)的振动影响而振动。
3.根据权利要求1或2所述的船(500)，其特征在于，所述分离结构(100)还具有第二 部分(20)，该第二部分(20)用于将被下压的冰块(Jl)保持在水面(WLl)之下。
4.根据前述权利要求1至3任一项所述的船(500)，其特征在于，所述第一部分(10) 能够透油和透水。
5.根据前述权利要求3或4任一项所述的船(500)，其特征在于，所述第二部分(20) 能够透油和透水。
6.根据前述权利要求1至5任一项所述的船(500)，其特征在于，所述分离结构(100) 是格栅，所述格栅沿所述船(500)的纵向具有大体光滑的底侧面，以利于冰块(Jl)的滑动。
7.根据前述权利要求1至6任一项所述的船(500)，其特征在于，所述第一部分(10) 的底侧面在水面(WLl)的高度与该水面(WLl)之间的夹角介于10度与30度之间。
8.根据前述权利要求1至7任一项所述的船(500)，其特征在于，所述分离结构(100) 被设置成在距离(Li)内将冰块(Jl)保持在水面(WLl)之下，该距离(Li)长于或等于所述 中间船体(SHl)的沿吃水线的长度的30%。
9.根据前述权利要求1至8任一项所述的船(500)，其特征在于，所述船包括导油结构 (30)，该导油结构(30)相对于所述中间船体(SHl)倾斜，所述导油结构适合于在所述船移 动时将穿过所述分离结构(100)的油(B3，B4)收集到位于所述中间船体或侧船体内的所述 油收集单元(200)。
10.根据权利要求9所述的船(500)，其特征在于，所述船(500)具有至少一个泵(42)， 所述泵(42)被设置成将油(B3，B4)传输到所述油收集单元(200)。
11.根据前述权利要求1至10任一项所述的船(500)，其特征在于，所述船包括装 置(38)，该装置(38)用于在油(B3，B4)被从水面(WLl)上收集之前将穿过所述分离结构 (100)的冰渣和/或小的冰块(JSl)从水面(WLl)上的油(B3，B4)中去除。
12.根据前述权利要求1至11任一项所述的船(500)，其特征在于，所述船(500)包括 至少一个气体导管(190)，所述气体导管(190)用于在所述中间船体(SHl)的吃水线之下导 引气体，以促进在所述中间船体(SHl)的下方和/或所述中间船体(SHl)的侧面上的油穿 过所述分离结构(100)的传输。
13.一种用于从被冰或冰块(Jl)覆盖的水域中收集油(Bi，B2)的方法，其特征在于，所述方法包括利用附连在移动的具有三个船体的船(500)的中间船体(SHl)与侧船体(SH2)之间的 分离结构(100)，将冰块(Jl)推压至水面(WLl)之下；以及至少部分地收集已与被下压的所述冰块(Jl)分离并已穿过所述分离结构(100)的油 (B3, B4)。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述分离结构(100)相对于所述中间船 体(SHl)是不能动的，或者所述分离结构(100)基本上仅被冰块所导致的力以及所述船的 一个或多个推进装置(Pl)的振动影响而振动。
15.根据权利要求13或14所述的方法，其特征在于，所述分离结构(100)是格栅，所述 格栅沿所述船(500)的纵向具有大体光滑的底侧面，以利于冰块(Jl)的滑动。
16.根据前述权利要求13至15任一项所述的方法，其特征在于，所述分离结构(100) 的底侧面在水面(WLl)的高度与该水面(WLl)之间的夹角介于10度与30度之间。
17.根据前述权利要求13至16任一项所述的方法，其特征在于，在距离(Li)内将冰 块(Jl)保持在水面(WLl)之下，该距离(Li)长于或等于所述中间船体(SHl)的沿吃水线 的长度的30%。
18.根据前述权利要求13至17任一项所述的方法，其特征在于，利用导油结构(30) 将穿过所述分离结构(100)的油(B3，B4)收集到位于所述中间船体(SHl)或所述侧船体 (SH2, SH3)内的油收集单元(200)，该导油结构相对于所述船(500)的所述中间船体倾斜。
19.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，所述方法还包括将油(B3，B4)从所述 船(500)的所述船体(SHl，SH2，SH3)旁泵送到所述油收集单元(200)。
20.根据前述权利要求13至19任一项所述的方法，其特征在于，所述方法包括将气 体导引于所述中间船体(SHl)的下方或侧面上，以在所述中间船体(SHl)的下方或所述中 间船体(SHl)的侧面上移动穿过所述分离结构(100)的油。
21.根据前述权利要求13至20任一项所述的方法，其特征在于，所述方法包括在油 (B3，B4)被从水面(WLl)上收集之前，将穿过所述分离结构(100)的冰渣和/或小的冰块 (JSl)至少部分地从水面(WLl)上的所述油(B3，B4)中去除。
22.根据前述权利要求13至21任一项所述的方法，其特征在于，所述方法包括利用 所述船(500)破开固定冰。
23.根据权利要求22所述的方法，其特征在于，利用所述船(500)从固定冰上折下并利 用所述分离结构(100)下压的冰块的平均直径大于或等于0.3米。
24.根据权利要求22或23所述的方法，其特征在于，所述船(500)的尺寸、吃水深度 和行进速度可被选择为，使得从固定冰上被折下并被所述分离结构(100)下压的冰块(Jl) 的平均直径大于或等于所述船的中间船体(SHl)与侧船体(SH2)之间距离的三分之一，其 中所述平均直径是依据被下压的所述冰块(Jl)的质量，以加权形式计算出来的。
25.一种从被冰或冰块(Jl)覆盖的水域中收集油(B5)的方法，其特征在于，在所述方 法中船(500)基本上被固定在其相对于水底的适当位置；使所述船(500)周围的水移动，以使得水流朝向附连在所述船(500)的中间船体(SHl) 与侧船体(SH2)之间的分离结构(100)而引导水中的油(B5)；以及至少部分地收集穿过所述分离结构(100)的油(B3，B4)。
26.根据权利要求25所述的方法，其特征在于，所述分离结构(100)相对于所述中间船 体(SHl)是不能动的，或者所述分离结构(100)基本上仅被冰块在所导致的力以及所述船 的一个或多个推进装置(Pl)的振动影响而振动。
27.根据权利要求25或26所述的方法，其特征在于，所述分离结构(100)是格栅，所述 格栅沿所述船(500)的纵向具有大体光滑的底侧面，以利于冰块(Jl)的滑动。
28.根据前述权利要求25至27任一项所述的方法，其特征在于，所述分离结构(100) 的底侧面在水面(WLl)的高度与该水面(WLl)之间的夹角介于10度与30度之间。
29.根据前述权利要求25至28任一项所述的方法，其特征在于，利用导油结构(30) 将穿过所述分离结构(100)的油(B3，B4)收集到位于所述中间船体(SHl)或所述侧船体 (SH2，SH3)内的油收集单元(200)中，该导油结构相对于所述船(500)的所述中间船体倾 斜。
30.根据权利要求29所述的方法，其特征在于，所述方法还包括将油(B3，B4)从所述 船(500)的所述船体(SHl，SH2，SH3)旁泵送到所述油收集单元(200)。
31.根据前述权利要求25至30任一项所述的方法，其特征在于，所述方法包括将气 体导引于所述中间船体(SHl)的下方或侧面上，以在所述中间船体(SHl)的下方或所述中 间船体(SHl)的侧面上移动穿过所述分离结构(100)的油。
32.根据前述权利要求25至31任一项所述的方法，其特征在于，所述方法包括在油 (B3，B4)被从水面(WLl)上收集之前，将穿过所述分离结构(100)的冰渣和/或小的冰块 (JSl)至少部分地从水面(WLl)上的所述油(B3，B4)中去除。
全文摘要
根据本发明的三体油污清理船(500)具有分离结构(100)，该分离结构将在中间船体(SH1)与侧船体(SH2，SH3)之间从船首移动到船尾的冰块(J1)推压至水面(WL1)之下。上述结构(100)例如可以是沿着船(500)的纵向设置的格栅。待被收集的油(B4)或炼油产品的密度小于水的密度，因此从被下压的冰块(J1)中分离出的油(B3)趋向于穿过该分离结构(100)上浮到水面。该分离结构由此将油与冰块分离，从而将油收集到例如容器中就明显容易得多。因此能从相对无冰的水面(WL1)上利用油收集装置(200)来收集分离出的油(B4)，该油收集装置可例如具有刷式撇油器。
文档编号B63B35/32GK101842283SQ200880114095
公开日2010年9月22日 申请日期2008年10月30日 优先权日2007年10月31日
发明者保利·伊莫宁 申请人:莫比玛有限公司