一种系泊装置、船舶及该系泊装置的布置方法与流程

本发明涉及船舶停泊
技术领域：
，特别是一种系泊装置、使用该系泊装置的舰船以及该系泊装置的布置方法。
背景技术：
：在现有技术中，船舶在靠近码头进行系泊时，一般均是通过船舶甲板上的系泊缆将船舶与岸边码头上的系泊点进行连接，其中，系泊缆的一端系于位于甲板上的系泊缆车主卷筒或是缆桩上，通过舷边的导缆器将系泊缆的另一端系于码头上的系泊点，具体可参见图1至图3所示，具体地，船舶和码头之间系泊缆的常规布置可以分为首缆、首横缆、首倒缆、尾倒缆、尾横缆和尾缆，这种布置在大多数工况下都会出现系泊缆与码头平台在垂直平面内的夹角过大的情况，使得系泊缆对船舶的约束有效性降低，且由于受到船舶甲板上系泊布置空间的限制，使得在码头处于恶劣环境条件下时，船舶的系泊能力的冗余通常不足。技术实现要素：本发明的目的在于为克服现有技术中存在的上述问题而提供一种能够提高船舶系泊时的系泊缆的有效性的系泊装置、船舶及该系泊装置的布置方法。为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种系泊装置，包括：容纳壳体，其固定设置在船体的舷侧外壁上，所述容纳壳体内形成有容纳腔；受力桩，其设在所述容纳腔内且与所述容纳壳体固定连接，所述受力桩用以栓挂系泊缆，承受所述系泊缆对所述船体的拉力，其中，所述容纳壳体设置在所述舷侧外壁上且与所述船体纵向中心线保持在预设距离内，以在所述受力桩栓挂系泊缆后，所述系泊缆与码头水平地面在竖直平面内所形成的夹角角度不大于预设角度；盖板，其设于所述容纳壳体远离所述船体的一侧，用以在所述受力桩不栓挂系泊缆时盖合，将所述受力桩盖合在所述容纳壳体，并在所述受力桩栓挂系泊缆时打开。在本发明的一些实施例中，所述的系泊装置还包括：受力监测组件，其用以监测所述受力桩的受力值，以通过所述受力值确定所述受力桩所栓挂系泊缆所受的拉力值。在本发明的一些实施例中，所述容纳壳体内设置有传动轴，所述受力桩套设在所述传动轴上，在所述受力桩栓挂系泊缆时，所述传动轴带动所述受力桩转动，以使所述受力桩的至少部分伸出所述容纳壳体，其中，所述传动轴在第一驱动装置的驱动下转动。在本发明的一些实施例中，所述传动轴的两端均设有轴套，所述轴套设在固定座上，所述传动轴上设有用以监测所述受力桩受力的监测部件。在本发明的一些实施例中，所述系泊装置还包括：第二驱动装置，其通过传动连接件与所述盖板传动连接，其中，所述传动连接件带动所述盖板沿所述舷侧外壁的高度方向移动，以使所述盖板以上移方式打开，以及以下移方式闭合；或，所述传动连接件带动所述盖板的任一边沿一转轴转动，以使所述盖板以翻转方式打开，以及以翻转方式闭合。在本发明的一些实施例中，所述受力桩与所述容纳壳体连接的一端设有加强座。在本发明的一些实施例中，所述舷侧外壁向内凹陷形成有与所述容纳壳体形状相匹配的凹槽，所述容纳壳体设置在所述凹槽内，其中，所述容纳壳体与凹槽的内壁固定连接，或所述容纳壳体与所述凹槽一体成型。本发明还提供了一种船舶，包括：多个如上所述的系泊装置，其中，多个所述系泊装置中的每个系泊装置的容纳壳体均设置在所述船舶的舷侧外壁上，且均与所述船体纵向中心线保持在预设距离内。在本发明的一些实施例中，多个所述系泊装置在所述舷侧外壁上分别沿两相平行的直线设置。本发明还提供一种系泊装置的布置方法，其中所述布置方法用以在船舶上布置如权利要求1-7中任一项所述的系泊装置，所述方法包括以下步骤：获取船舶的类型信息、尺寸信息和船体线型；基于系泊相关规范信息，确定船舶系泊的可接受环境条件；基于所述可接受环境条件，所述类型信息，所述尺寸信息和所述船体线型，确定系泊缆的最小破断负荷，以及所述船舶在常规码头系泊时的常规首缆的数量、常规尾缆的数量、常规横缆的数量、常规倒缆的数量以及常规系泊缆长度；确定所述船舶所需的横缆的数量、倒缆的数量、横缆布置方式、倒缆布置方式，以及系泊缆长度；基于所述最小破断负荷，确定所述船舶的舷侧外板系泊装置的载荷信息以及系泊缆的载荷极限信息；基于所述横缆的布置方式和所述倒缆的布置方式，将所述系泊装置安装于所述舷侧外板的相应位置。与现有技术相比，本发明实施例提供的系泊装置、船舶及该系泊装置的布置方法的有益效果在于：其通过在船体的舷侧外壁上设置所述容纳壳体，进而再在所述容纳壳体内设置受力桩，进而实现通过所述受力桩栓挂系泊缆的一端并将所述系泊缆的另一端与码头上的系泊点进行栓挂连接，实现对船舶的系泊作业，通过上述的系泊装置实现对船舶的系泊作业时，其可以取消现有的常规码头系泊的首缆和尾缆，且保留首横缆、首倒缆、尾倒缆以及尾横缆，不再需要在船上通过导缆器对系泊缆进行牵引和导放，且通过将系泊装置固定安装至舷侧外壁上，使得对船舶进行系泊的系泊缆与码头水平地面在竖直平面内所形成的夹角角度不大于预设角度，进而显著提高系泊装置的有效性。此外，上述系泊装置还可以作为船舶在常规码头系泊作业时的补充系泊装置，即，在船舶上配置的现有系泊系统部分或是全部无效时，亦或是在码头的环境条件较为恶劣时，可将本发明上述实施例中的系泊装置作为补充系泊装置。附图说明图1为现有技术中船舶的系泊结构示意图；图2为图1中a区域的局部放大的结构示意图；图3为图2中b视角方向所示的结构示意图；图4本发明实施例的系泊装置的一种结构的侧视结构示意图；图5本发明实施例的系泊装置的一种结构的正视结构示意图；图6本发明实施例的系泊装置的一种结构的俯视结构示意图；图7本发明实施例的系泊装置的另一种结构在所述受力桩未使用时的侧视结构示意图；图8本发明实施例的系泊装置的另一种结构在所述受力桩使用时的侧视结构示意图；图9为本发明实施例中的船舶在系泊后的结构示意图；图10为图9中的c视角的结构示意图；图11为本发明实施例提供的系泊装置的布置方法的流程图。图12为本发明实施例提供的系泊装置的船体线型的正视图；图13为本发明实施例提供的系泊装置的船体线型的俯视图；图14为本发明实施例提供的系泊装置的船体线型的侧视图。附图标记：1、容纳壳体；11、容纳腔；2、受力桩；21、传动轴；3、盖板；31、第二驱动装置；4、系泊缆；41、首缆；42、首横缆；43、首倒缆；44、尾倒缆；45尾横缆；46、尾缆；47、主卷筒；48、带缆桩；49、导缆器；5、船体；6、码头；7、加强座；8、受力监测组件。具体实施方式为使本领域技术人员更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作详细说明。此处参考附图描述本申请的各种方案以及特征。通过下面参照附图对给定为非限制性实例的实施例的优选形式的描述，本申请的这些和其它特性将会变得显而易见。还应当理解，尽管已经参照一些具体实例对本申请进行了描述，但本领域技术人员能够确定地实现本申请的很多其它等效形式，它们具有如权利要求所述的特征并因此都位于借此所限定的保护范围内。当结合附图时，鉴于以下详细说明，本申请的上述和其它方面、特征和优势将变得更为显而易见。此后参照附图描述本申请的具体实施例；然而，应当理解，所申请的实施例仅仅是本申请的实例，其可采用多种方式实施。熟知和/或重复的功能和结构并未详细描述以根据用户的历史的操作，判明真实的意图，避免不必要或多余的细节使得本申请模糊不清。因此，本文所申请的具体的结构性和功能性细节并非意在限定，而是仅仅作为权利要求的基础和代表性基础用于教导本领域技术人员以实质上任意合适的详细结构多样地使用本申请。本说明书可使用词组“在一种实施例中”、“在另一个实施例中”、“在又一实施例中”或“在其它实施例中”，其均可指代根据本申请的相同或不同实施例中的一个或多个。本发明实施例提供一种系泊装置，如图4至图8所示，包括：容纳壳体1，受力桩2和盖板3，容纳壳体1固定设置在船体5的舷侧外壁上，容纳壳体1内形成有容纳腔11；受力桩2设在容纳腔11内且与容纳壳体1固定连接，受力桩2用以栓挂系泊缆4，承受系泊缆4对船体5的拉力，其中，容纳壳体1设置在舷侧外壁上且与船体5纵向中心线保持在预设距离内，以在受力桩2栓挂系泊缆4后，系泊缆4与码头6水平地面在竖直平面内所形成的夹角角度不大于预设角度；盖板3设于容纳壳体1远离船体5的一侧，用以在受力桩2不栓挂系泊缆4时盖合，将受力桩2盖合在容纳壳体1，并在受力桩2栓挂系泊缆4时打开。通过上述的技术方案可以看出，其通过在船体5的舷侧外壁上设置容纳壳体1，进而再在容纳壳体1内设置受力桩2，进而实现通过受力桩2栓挂系泊缆4的一端并将系泊缆4的另一端与码头6上的系泊点进行栓挂连接，实现对船舶的系泊作业，通过上述的系泊装置实现对船舶的系泊作业时，其可以取消现有的常规码头6系泊的首缆41和尾缆46，且保留首横缆42、首倒缆43、尾倒缆44以及尾横缆45，不再需要在船上通过导缆器49对系泊缆4进行牵引和导放，且通过将系泊装置固定安装至舷侧外壁上，使得对船舶进行系泊的系泊缆4与码头6水平地面在竖直平面内所形成的夹角角度不大于预设角度，进而显著提高系泊装置的有效性。此外，上述系泊装置还可以作为船舶在常规码头6系泊作业时的补充系泊装置，即，在船舶上配置的现有系泊系统部分或是全部无效时，亦或是在码头6的环境条件较为恶劣时，可将本发明上述实施例中的系泊装置作为补充系泊装置。在本发明的一些实施例中，如图4至图8所示，系泊装置还包括：受力监测组件8，其用以监测受力桩2的受力值，以通过受力值确定受力桩2所栓挂系泊缆4所受的拉力值，进而在通过对船舶进行系泊或是完成系泊作业后，可以通过受力检测组件检测到的受力值判断所使用的系泊缆4是否能够承受，并在不能够承受住上述的受力值所对应的拉力时，对系泊缆4进行更换或调整。为了能够使得受力桩2能够较方便的对系泊缆4进行栓挂，在本发明的一些实施例中，如图7和图8所示，容纳壳体1内设置有传动轴21，受力桩2套设在传动轴21上，在受力桩2栓挂系泊缆4时，传动轴21带动受力桩2转动，以使受力桩2的至少部分伸出容纳壳体1，其中，传动轴21在第一驱动装置的驱动下转动。具体地，在传动轴21可以为齿轮轴，也可以设有键槽，进而通过固定键实现对受力桩2与传动轴21的固定，以使得传动轴21能够带动受力桩2转动，且在将受力桩2上栓挂的系泊缆4取掉后，可以通过第一驱动装置驱动传动轴21转动，以带动受力桩2转动收回至容纳壳体1内。为了能够保证受力桩2受到系泊缆4的拉力后的稳定性，在本发明的一些实施例中，传动轴21的两端均设有轴套，轴套设在固定座上，进而通过固定座加强传动轴21的受理强度，同时，传动轴21上设有用以监测受力桩2受力的监测部件，检测部件用以监测传动轴21受到的拉力，以实现对受力桩2所受拉力的监测。为了保证受力桩2在不使用时免受海水、阳光等的侵蚀，在本发明的一些实施例中，如图4、图6至图8所示，系泊装置还包括：第二驱动装置31，其通过传动连接件与盖板3传动连接，其中，传动连接件带动盖板3沿舷侧外壁的高度方向移动，以使盖板3以上移方式打开，以及以下移方式闭合；或，传动连接件带动盖板3的任一边沿一转轴转动，以使盖板3以翻转方式打开，以及以翻转方式闭合。此外，为了能够加强受力桩2所能够承受的拉力，受力桩2与容纳壳体1连接的一端设有加强座7。进一步地，为了使得船体5的舷侧外壁能够在航行时具有最小的阻力以及保证舷侧外壁的整体美观性，在本发明的一些实施例中，如图4、图7和图8所示，舷侧外壁向内凹陷形成有与容纳壳体1形状相匹配的凹槽，容纳壳体1设置在凹槽内，其中，容纳壳体1与凹槽的内壁固定连接，或容纳壳体1与凹槽一体成型，也就是，容纳壳体1可以为舷侧外壁向内凹陷所形成，且在舷侧外壁上设有能够对容纳壳体1形成密封的盖板3，以在不使用受力桩2时，通过盖板3将受力桩2盖合密封在容纳壳体1的容纳腔11内。本发明实施例还提供了一种船舶，如图9和图10所示，包括：多个如上系泊装置，其中，多个系泊装置中的每个系泊装置的容纳壳体1均设置在船舶的舷侧外壁上，且均与船体5纵向中心线保持在预设距离内，其中，预设距离可以为不超过船体5舷侧外壁高度的二分之一，三分之一或是四分之一等等，在此不做明确限定。船舶通过采用如上系泊装置，其能够取消现有的常规码头6系泊的首缆41和尾缆46，且保留首横缆42、首倒缆43、尾倒缆44以及尾横缆45，不再需要在船上通过导缆器49对系泊缆4进行牵引和导放，且通过将系泊装置固定安装至舷侧外壁上，使得对船舶进行系泊的系泊缆4与码头6水平地面在竖直平面内所形成的夹角角度不大于预设角度，进而显著提高系泊装置的有效性。此外，采用上述系泊装置的船舶还可以在无人智能码头6进行系泊作业，其仅仅需要在停靠至码头6岸边后，接受无人智能码头6对系泊缆4在受力桩2上的栓挂工作便能够实现系泊作业，提高系泊的效率。在本发明的一些实施例中，如图10所示，多个系泊装置在舷侧外壁上分别沿两相平行的直线设置，具体地，可以有两个系泊装置沿竖直方向设在舷侧外壁上，进而使得在船舶由于受到潮汐涨落或是装卸货所引起的与码头6水平地面的相对高度发生变化，进而导致当前船舶的舷侧外板上的系泊装置无法有效使用时，可将系泊缆4由栓挂在竖直方向较高或较低的系泊装置上解下，并栓挂在竖直方向较低或较高的系泊装置上。本发明实施例还提供一种系泊装置的布置方法，布置方法用以在船舶上布置上述各实施里中提供的系泊装置，方法包括以下步骤：步骤101，获取船舶的类型信息、尺寸信息和船体线型；步骤102，基于系泊相关规范信息，确定船舶系泊的可接受环境条件；步骤103，基于可接受环境条件，类型信息，尺寸信息和船体线型，确定系泊缆4的最小破断负荷，以及所述船舶在常规码头系泊时的常规首缆的数量、常规尾缆的数量、常规横缆的数量、常规倒缆的数量以及常规系泊缆4长度；步骤104，可以是根据所述常规首缆和所述常规尾缆在所述船舶和常规码头之间的几何布置方式，确定所述船舶所需的横缆的数量、倒缆的数量、横缆布置方式、倒缆布置方式，以及系泊缆4长度；步骤105，基于最小破断负荷，确定船舶的舷侧外板系泊装置的载荷信息以及系泊缆4的载荷极限信息；步骤106，基于横缆的布置方式和所述倒缆的布置方式，将系泊装置安装于舷侧外板的相应位置。为了便于对本发明上述的技术方案进行理解，下面以船舶类型为30.8万载重的超大型油轮(verylargecrudecarrier，简称：vlcc)进行说明。在步骤101中，获取船舶的类型信息、尺寸信息和船体线型，具体地可以为类型信息为超大型邮轮，且该超大型油轮的尺寸信息如下表1所示，船体线型可参见图12至图14。表130.8万载重吨vlcc尺寸信息表参数数值两柱间长lbp/米320.0型宽b/米60.0型深d/米29.8夏季载重线吃水t/米21.8夏季载重线吃水时排水量δ/吨353627在步骤102中，基于系泊相关规范信息，确定船舶系泊的可接受环境条件；具体可以为根据国际船级社协会iacsura2的建议，该船码头系泊可接受的环境条件为：任意方向25米/秒的平均风速。作用于船首或船尾(±10°)的1米/秒的最大流速。在步骤103中，基于可接受环境条件，类型信息，尺寸信息和船体线型，确定系泊缆4的最小破断负荷δ，以及所述船舶在常规码头系泊时的常规首缆的数量a、常规尾缆的数量b、常规横缆的数量m、常规倒缆的数量x以及常规系泊缆4长度l；具体可以是经过分析计算得到，所述船舶在常规码头系泊时所对应的缆配置可参见表2，其中，所述船舶在常规码头系泊具体是指该船舶采用设置在甲板上的系泊缆4在常规码头系泊。相应地，所述船舶在常规码头系泊时的系泊缆4布置可参见图1。表230.8万载重吨vlcc常规码头系泊缆4配置参数数值常规首缆的数量a2常规尾缆的数量b2常规横缆的数量m6常规倒缆的数量x4每根长度l/米200最小破断强度δ/千牛962在步骤104中，根据所述常规首缆和所述常规尾缆在所述船舶和常规码头之间的几何布置方式，确定所述船舶所需的横缆的数量m、倒缆的数量x、横缆布置方式、倒缆布置方式以及系泊缆4长度；具体地，从图1可知，对船舶的纵向约束主要由常规倒缆实现，常规首缆和常规尾缆主要用于实现对船舶的横向约束，可将常规首缆的数量和常规尾缆的数量并入横缆，得到倒缆数量4根，横缆数量10根，其中，横缆包括首横缆42和尾横缆45，倒缆包括首倒缆43和尾倒缆44。为方便操作，横缆应布置在平行于船体纵向中心线的船体区域或相邻区域，同时为有效约束船体的回转运动，横缆的布置还应尽可能靠近船首或船尾。倒缆的布置相对于横缆靠近船中，且方向应尽可能与船舶的纵向中心线保持较小的水平角，例如与船舶纵向中心线的水平角成15度。此外，根据船舶系泊系统实际的布置情况，横缆的数量和倒缆的数量可以增加或减少，同时对系泊缆4强度进行相应调整。例如，将横缆的数量由10根调整为6根，则调整后的横缆最小破断强度可以为δ*10/6＝1603千牛，具体可依据实际需要对横缆的数量进行调整，但在本实施例中不对横缆的数量做调整。在步骤105中，基于最小破断负荷δ，确定船舶的舷侧外板系泊装置的载荷信息以及系泊缆4的载荷极限信息；本例中，系泊缆4的最小破断负荷δ为962千牛，舷侧外板系泊装置的设计载荷可取(100％～115％)*δ，即962千牛～1106千牛，这里取1106千牛；系泊缆4工作状态下的载荷极限可取55％*δ，即529千牛。在步骤106中，基于横缆的布置方式和倒缆的布置方式，将系泊装置安装于舷侧外板的相应位置。安装舷侧外板系泊装置的系泊布置见图9。通过上述的技术方案可知，在将上述的系泊装置布置在船舶上时，相比现有技术中在船舶上安装导缆器49等系泊系统，其改进了系泊装置的整体结构，取消了现有的常规码头6系泊的首缆41和尾缆46，且保留首横缆42、首倒缆43、尾倒缆44以及尾横缆45，不再需要在船上通过导缆器49对系泊缆4进行牵引和导放，同时，其通过将系泊装置固定安装至舷侧外壁上，使得对船舶进行系泊的系泊缆4与码头6水平地面在竖直平面内所形成的夹角角度不大于预设角度，进而显著提高系泊装置的有效性以及在系泊作业过程中的作业效率。以上实施例仅为本发明的示例性实施例，不用于限制本发明，本发明的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本发明的实质和保护范围内，对本发明做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本发明的保护范围内。当前第1页1 2 3