专利名称：拖船的拖引装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种拖船的拖引装置，此拖船上设有装在后甲板和/或前甲板上的拖引绞车，从绞车引出的拖缆、拖绳或类似物连接在被协助的船只上，以提供必要的帮助，诸如拖引、操纵、制动等。
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要采用双层底的结构。除此之外，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航行速度，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其作用。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此方向。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前面，靠近船头。另一种是所谓的船尾驱动式拖船，在这种拖船中拖引绞车位于前甲板上，螺旋桨机构设在船尾。牵引式拖船和船尾驱动式拖船反映了先有技术的技术水平。尤其对于船尾驱动式拖船，其缺点是，尽管船身的侧向表面积相当大，但是形状不好，力的作用点位置太靠后，所以得不到适当的横向力。
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拖船用的新型拖引装置，与先有技术相比作出了改进。为达到这一目的，本发明的主要特点在于，为了改进拖船的稳定性和拖船对被协助船只所提供的拖引、操纵、制动等特性，该拖引装置包括一个拖引弧形架，它基本上装在拖船前甲板前部的一个由横舷墙界定的区域内甲板平面上，在后甲板则相应地在后甲板的尾部，还包括一个拖引环，它可沿此弧形架移动，来自拖引绞车的拖缆通过此拖引环连到被协助的船只上，牵引力被传递给拖船，所设置的拖引环在任何时刻均根据拖引角来确定其位置。
与先有技术中已知的设计相比，采用本发明可获得显著的优点。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，拖船水线以下部分的侧向投影的形状，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是牵引式拖船正视示意图；图2是按本发明船尾驱动式拖船正视示意图；图3A、3B、3C和3D是拖船各种工作方式示意图；图4是沿拖船纵轴线方向看处于拖引状态中的拖船示意图；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的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1上的位置，离船头的距离比离船尾的距离近，而且是在拖引绞盘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以下船身外形的侧向投影，从而使拖船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，对于拖船1的牵引力和对此力的承受是至关重要的。就牵引力和对此力的承受能力而言，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，对于拖船的牵引力和稳定性是极其重要的。
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。在船尾驱动式拖船10上的螺旋桨机构装在拖船的尾部，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，拖船水线以下船身形状的横向投影，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，诸如箱形龙骨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可以向前移，更加靠近牵引点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。
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，它们取决于水流的进入角沿船的纵向移动。流体动力作用点P在图1所示的牵引拖船1中的位置，通常在船的中间到船尾之间，在图2所示的船尾驱动拖船10中，通常在船的中间和船首之间。图中所示的位置仅仅为了举例。
图3A至3B表示了不同的工作方式，其中，按本发明的拖船10用于护航拖行。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，必要时可使其停止航行。图3A表示了一种情况，其中拖船10的螺旋桨机构11定向为，使螺旋桨产生的推进力沿着油轮航行的方向。在此工作方式中，拖船10保持在与拖缆16的同一个方向。因此，牵引力F完全由螺旋桨机构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，因为牵引力完全由螺旋桨提供，当油轮T的速度高到一定的程度时，拖船10的发动机将严重过载。如果发生了上述严重过载，拖船10必须离开图3A所示位置。
图3B表示第二种工作方式，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相对于拖轮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。然而，在拖船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。试验已经证明了这一点。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，与图3A所示的工作方式相比，没有发生使发动机过载的类似危险；因此，图3B中所示的工作方式可有效地在高速度下使用。采用此工作方式可以得到的第二个显著优点是，拖船10中几乎没有产生任何侧向推力分量，因此，制动将不会与被协助船只亦即油轮T的操纵互相干涉。
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，因此能提供极好的和强有力的制动和操纵作用，尤其是在如果拖船水线以下船身形状的侧向投影足够大的情况下。在这里，制动作用主要借助于拖船10的船身。在这种工作方式中，拖船的稳定性极其重要，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压力中心的情况很差，则拖船甚至可能倾覆。如前所述，这种工作方式尤其可用于在操纵被协助的油轮T时，难以或根本不可能用油轮T本身的设备的情况下，因此，要通过拖船10来保持油轮T处于所要求的方向。
图3D表示了一种工作方式，在某种意义上可以说它是直接制动和动态操纵这两种工作方式的组合。在这种工作方式中，拖船10的船身和螺旋桨机构都用来协助制动，此外，这种工作方式还用于如图3C所示操纵被协助的油轮T。就安全方面来说，图3D表示的工作方式优于图3C所示的设计，因为在这种工作方式中拖船的稳定性极佳。
由图3A至3D显然可知，要求拖船能提供相对于拖船10长度方向有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上是指向一种难以进行的方向时，拖船10在工作过程中某种情况下其稳定性会发生问题。图4和图5中表示了一种设计，通过这一设计改善了拖船10在困难情况下的稳定性。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，所以在两个图中牵引方向均指向拖船的侧面。
由这些图可见，拖船的稳定性是这样得到改善的在拖船10的甲板上(在前甲板或后甲板，或在前、后两处甲板上)装有一个拖引弧形架19，它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，如图5所示。在拖弧形架19上装有一个滑块、滑板或与之等效的拖引环，它们被配置或能沿拖引弧形架移动，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从此牵引点通向被协助的船只。来自拖引绞车14进入拖引环15的拖缆16穿过控制滑轮20，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，将控制骨轮20装在垂直轴17上，垂直轴17上装有一根水平梁18，此水平梁18的外端安装拖引环15。这样做可具有更好的结构刚度和结构稳定性。拖引弧形架19最好安装在甲板平面内，拖引环15应尽可能接近拖船10的甲板通过，这样作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4，5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。构成作用在拖缆上牵引力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拖引弧形架时要小得多。如果拖船10从图4所示的状态进一步倾斜，则作用在拖缆16上的牵引力作用线，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的另一侧。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，尤其有利于用在图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型式用于拖船的后甲板上。
船40的舷墙26终止在船首拖引弧形架23的后部，横向地穿过前甲板的横舷墙27限定了绞车22的位置，并作为前甲板后部的界限。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穿过在弧形架23上的拖引环24到前甲板的前部30，可以在不必横穿横舷墙27到前甲板的前部30的情况下进行。图6所示的侧视图表示前甲板有前部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的其余部分低得多。
在此拖引装置实施例中，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。但本发明不仅限于图中所示的举例，可以在下面所附权利要求限定的发明思想范围内，对本发明的实施例作出各种改变。
权利要求
1.拖船用的拖引装置，此拖船(10、40)上设有装在后甲板或前甲板上的拖引绞车(14、22)，从此绞车引出的拖缆(16、21)、拖绳或类似物连接在被协助的船只(T)上，以提供必要的帮助，诸如拖引、操纵、制动等，其特征为为改进拖船(10、40)的稳定性和拖船对被协助船只(T)所提供的拖引、操纵、制动等特性，此拖引装置包括一个拖引弧形架(19、23)，它位于拖船(10、40)前甲板的前部(30)和/或后甲板的尾部，并大至靠近甲板面或装在甲板面上，该弧形架在处于由横舷墙(27)所限定的一个区域中，还设有一个可沿此弧形架移动的拖引环(15、24)，来自拖引绞车(14、22)的拖缆(16、21)穿过此拖引环(15、24)通往要协助的船(T)，此拖引环(15、24)被设置成在任何时刻均根据拖引角来定位。
2.按照权利要求1所述之拖引装置，其特征为拖引弧形架(19、23)具有管状或导轨状结构或类似物，因此，拖引环(15、24)设在一个可沿此拖引弧形架移动的滑块、滑板或类似物上。
3.按照权利要求1或2所述之拖引装置，其特征为拖引弧形架(19)是圆弧形的。
4.按照权利要求1至3中任一项所述之拖引装置，其特征为设在前甲板上的拖引绞车(22)装在横舷墙(27)的后面，相应地在后甲板上是在横舷墙的前面，一个控制滑轮(20)设在拖引弧形架(23)的大至中心的区域内，来自拖引绞车(22)的拖缆(21)穿过此控制滑轮(20)到拖引环(24)。
5.按照权利要求1至3中任一项所述之拖引装置，其特征为拖引绞车(14)设在拖引弧形架(19)的大至中心的区域内。
6.按照前述权利要求中任一项所述之拖引装置，其特征为从前甲板的前部(30)和/或后甲板的后部取消舷墙，为的是使拖引弧形架(23)的位置尽可能地低。
7.按照前述权利要求中任一项所述之拖引装置，其特征为拖引弧形架(23)被设置成能用液压的或其他类似的方法移向一边，为的是使拖缆(21)易于穿过拖引环(24)。
8.按照前述权利要求中任一项所述之拖引装置，其特征为在拖引弧形架(19、23)的中心装有一根垂直轴(17)，轴上设有控制滑轮(20)，此垂直轴(17)与一根通到拖引环(15、24)的水平梁(18)或等效的操纵杆(25)相连。
9.按照权利要求8所述之拖引装置，其特征为测量拖缆(16、21)牵引力的测量工具装在水平梁(18)上或等效的操纵杆(25)上。
全文摘要
本发明涉及拖船用的拖引装置。拖船(40)上设有装在后甲板和/或前甲板上的拖引绞车(22)，从此绞车引出的拖缆(21)连接在被协助的船只上，此拖引装置包括一个拖引弧形架(23)，它装在拖船(40)前甲板前部(30)中，由横舷墙(27)界定的一个区域内的甲板面附近或甲板面上，或装在后甲板的后部。为了使拖缆能沿拖引弧形架移动，设有一个拖引环(24)，来自拖引绞车(22)的拖缆(21)穿过它通往被协助的船只，牵引力传递给拖船(40)，此拖引环(24)在任一时刻根据拖引角来定位。
文档编号B63B35/68GK1116174SQ9510294
公开日1996年2月7日 申请日期1995年3月13日 优先权日1994年3月14日
发明者海瑞·K·厄奥恩 申请人:艾科曼斯特-劳马公司