專利名稱：減少浮動運(yùn)載器的運(yùn)動的設(shè)備和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種減少一浮動運(yùn)載器的設(shè)備和方法。具體但非排他地，本發(fā)明涉及一種減少一大型浮動運(yùn)載器的橫搖。
眾所周知，輪船、駁船和其它的浮動平臺在海中會橫搖、縱搖和升沉，而在許多領(lǐng)域中，這樣的運(yùn)動是為人們所不希望的。例如，這樣的運(yùn)動在向運(yùn)載器裝載或從運(yùn)載器上卸載時尤其不為人們所希望。對于近海石油和天然氣行業(yè)中所用的運(yùn)載器來說尤其如此。在那一應(yīng)用場合，從一靜止結(jié)構(gòu)，例如從支承于海床上的井架的甲板上裝載和卸載，或者從另一個運(yùn)載器上裝載和卸載是很平常的。
另外，在近海天然氣和石油領(lǐng)域中，運(yùn)載器會非常大，從而雖然從傾斜角來說運(yùn)載器的運(yùn)動幅度并不十分大，但對甲板高度來說運(yùn)動幅度是很大的，從而在即使是十分平靜的情況下也會產(chǎn)生困難。
已經(jīng)有許多的已知系統(tǒng)旨在減少浮動運(yùn)載器的橫搖和縱搖運(yùn)動。有一些系統(tǒng)是針對相對較小的運(yùn)載器設(shè)計的。例如，GB 2219973描述了一種運(yùn)載器，在該運(yùn)載器的主體上有一條通道允許水流自由通過。隨著該通道充滿和排干，縱搖/橫搖運(yùn)動的自然周期延長，而運(yùn)載器的運(yùn)動響應(yīng)減小。在對該方案的一種改進(jìn)中，這樣的一個水箱可與一個泵相連，從而可至少部分地控制水箱的充滿和排干。然而，這樣的系統(tǒng)與運(yùn)載器本身結(jié)成一體，安裝困難且成本高，并且無法容易地從一運(yùn)載器轉(zhuǎn)移到另一個。
另一個試圖降低大型船舶的不穩(wěn)定性的系統(tǒng)在US 5787832中有所描述。在那一系統(tǒng)中，諸穩(wěn)定器組件連接于船舶的船體。每個組件包括一舷外浮體臂和一段連接有一浮筒的一浮筒臂。浮筒始終與水面接觸，而該系統(tǒng)通過增加船舶的有效寬度從而增加其橫搖/縱搖運(yùn)動的自然周期而發(fā)揮作用。每個穩(wěn)定器組件必須通過一十分強(qiáng)的緊固與船舶連接，該緊固必須承受十分高的負(fù)荷。US 3407766描述了另一種系統(tǒng)，該系統(tǒng)旨在通過提供位于船舶下方的穩(wěn)定體并通過如I型鋼的、可將力矩傳回船舶的剛性支柱連接該穩(wěn)定體，從而減小大型船舶的不穩(wěn)定性。這種方案的一個主要缺點(diǎn)是要求支柱具有很高的強(qiáng)度以將來自穩(wěn)定體的力矩傳給船舶。
本發(fā)明的一個目的是提供一種可避免或緩解上述已知穩(wěn)定系統(tǒng)的問題的設(shè)備和方法。
根據(jù)本發(fā)明的第一方面提供了一種運(yùn)載器，該運(yùn)載器包括一第一穩(wěn)定器組件和一第二穩(wěn)定器組件，每個穩(wěn)定器組件包括至少一個可沉入水中的、至少部分中空的物體；以及用于從運(yùn)載器懸掛該物體或每個物體的懸掛裝置；將第一和第二穩(wěn)定器組件在運(yùn)載器大致相反的兩側(cè)懸掛而下。
這樣的穩(wěn)定器組件可在港口或在海上安裝，并可適用于任何適合的運(yùn)載器。由于它們至少是部分中空的，對于一給定的質(zhì)量，它們可以相對較大并可相對容易地將組件從運(yùn)載器懸掛而下。將每個穩(wěn)定器組件布置成通過該懸掛裝置在其所懸掛的運(yùn)載器的一側(cè)向上運(yùn)動時對運(yùn)載器該側(cè)施加一向下的力。
通常，一個穩(wěn)定器組件從運(yùn)載器的左舷懸掛而下，一個穩(wěn)定裝置從運(yùn)載器的右舷懸掛而下。這減小了運(yùn)載器的橫搖。然而，本發(fā)明可用于任意類型的運(yùn)載器，其中一些運(yùn)載器沒有明顯界定的左舷和右舷(或頭部和尾部)。然而，應(yīng)該理解的是此處被稱為運(yùn)載器的舷的是運(yùn)載器在經(jīng)歷晃動時那些上升和下沉的部分。這些術(shù)語并不必然地指運(yùn)載器的左、右舷。
通常，第一穩(wěn)定器組件將包括一可沉入水中的單個物體，但它可包括可下沉的、至少部分中空的一第一物體和可下沉的、至少部分中空的一第二物體；用于從運(yùn)載器懸掛第一物體的第一懸掛裝置；以及用于從運(yùn)載器懸掛第二物體的第二懸掛裝置。
類似地，第二穩(wěn)定器組件通常將包括一可沉入水中的單個物體，但它可包括可下沉的、至少部分中空的一第一物體和可下沉的、至少部分中空的一第二物體；用于從運(yùn)載器懸掛第一物體的第一懸掛裝置；以及用于從運(yùn)載器懸掛第二物體的第二懸掛裝置。
運(yùn)載器還可包括一第三穩(wěn)定器組件，該第三穩(wěn)定器組件包括至少一個可下沉的、至少部分中空的物體；以及用于從運(yùn)載器懸掛該物體或各個物體的懸掛裝置。
在一個實(shí)施例中，第一穩(wěn)定器組件在一側(cè)懸掛于運(yùn)載器的頭部附近，第三穩(wěn)定器組件在所述一側(cè)懸掛于運(yùn)載器的尾部附近，而第二穩(wěn)定器組件在運(yùn)載器的另一側(cè)懸掛于運(yùn)載器的中部(amidships)。
以上采用三個穩(wěn)定器組件的實(shí)施例被稱作不對稱布置。
與第一和第二穩(wěn)定器組件一樣，第三穩(wěn)定器組件可包括可下沉的、至少部分中空的一第一物體和一第二可下沉的中空物體；用于從運(yùn)載器懸掛第一物體的第一懸掛裝置；以及用于從第一物體懸掛第二物體的第二懸掛裝置。
該運(yùn)載器還可包括一第四穩(wěn)定器組件，該第四穩(wěn)定器組件包括至少一個可下沉的、至少部分中空的物體；以及用于從運(yùn)載器懸掛該物體或各個物體的懸掛裝置。
可從運(yùn)載器的左或右舷將該第四穩(wěn)定器組件懸掛下。
在一個實(shí)施例中，第一穩(wěn)定器組件在一側(cè)懸掛于運(yùn)載器的頭部附近，第二穩(wěn)定器組件在另一側(cè)懸掛于運(yùn)載器的頭部附近，第三穩(wěn)定器組件在所述一側(cè)懸掛于運(yùn)載器的尾部附近，而第四穩(wěn)定器組件在另一側(cè)懸掛于運(yùn)載器的尾部附近。
在另一個實(shí)施例中，第一穩(wěn)定器組件在一側(cè)懸掛于運(yùn)載器的頭部附近，第二穩(wěn)定器組件在所述一側(cè)懸掛于運(yùn)載器的尾部附近，而第三和第四穩(wěn)定器組件在運(yùn)載器的另一側(cè)懸掛于運(yùn)載器的中部。
可以理解的是可以以大量結(jié)構(gòu)中的任意一種來布置這些組件。如果組件的可下沉物體都是基本相同的形狀，那么在運(yùn)載器的每一側(cè)設(shè)置相同數(shù)量的物體是有利的。
運(yùn)載器運(yùn)動的減少有賴于懸掛裝置可以施加向下的負(fù)荷以阻止向上的運(yùn)動，因此懸掛裝置可承受高張緊負(fù)荷是有利的。懸掛裝置也可以承受高壓縮負(fù)荷，不過這不是必要的，并且如果不提供該能力的話會更經(jīng)濟(jì)和簡化。這樣，懸掛裝置可承受的張緊負(fù)荷是其可承受的壓縮負(fù)荷的一百倍以上。懸掛裝置可包括諸細(xì)長的柔性件，例如鏈子、繩子或纜索。該物體或每個物體較佳地在多個位置上連接于懸掛裝置；例如，一細(xì)長的物體可在物體的每個相反端的區(qū)域連接于一相對細(xì)長的柔性件。
每個物體較佳地較大且較佳地細(xì)長。這樣，在每個物體都是細(xì)長的情況下，它可具有大于4m2的橫截面積，且較佳地大于10m2。每個物體可包括一個或多個閉合的或可閉合的空間，這些空間較佳地具有50m3以上的體積，較佳地為大于300m3。閉合的空間較佳地為密封或可密封的，但它們可允許一些流體流經(jīng)和/或流出這些空間。在物體呈細(xì)長的情況下，較佳地，將該物體懸掛成物體的縱軸線基本水平。
每個物體可包括至少一個壓載箱(ballast tank)。較佳地，每個物體包括多個壓載箱，每個壓載箱都可以獨(dú)立裝載重物。如果物體是可被裝鎮(zhèn)重物的，那么就可以對物體適當(dāng)?shù)匮b鎮(zhèn)重物，從而可根據(jù)海浪的力和周期來控制橫搖。這樣，可以根據(jù)情況來調(diào)整對橫搖運(yùn)動的阻尼。此外，如果需要從一運(yùn)載器上向另一運(yùn)載器裝載，或反過來的操作，那么可以調(diào)節(jié)阻尼以使運(yùn)載器與另一運(yùn)載器在一條線上，從而便于裝載和卸載。
較佳地，每個穩(wěn)定器組件還包括從該物體或每個物體突出的至少一個鰭片。當(dāng)這些物體在水中運(yùn)動時，鰭片增加作用于物體上的阻力。
鰭片的尺寸和形狀是可變的。例如，鰭片可平直或呈曲線。在一個實(shí)施例中，該至少一個鰭片可相對于該物體或每個物體樞轉(zhuǎn)，從而對物體沿一個方向(在水中向上)的運(yùn)動比沿另一個方向(向下)的運(yùn)動限制程度更高。這是有用的，因?yàn)樵谥T物體垂直向上運(yùn)動時，通常需要在它們身上施加比它們垂直向下運(yùn)動時更大的阻力，而諸鰭片可以相應(yīng)地樞轉(zhuǎn)?；蛘?，諸鰭片被成形為可使沿一個方向的阻力比另一個方向的阻力更大。
較佳地，每個物體大致為圓柱形和/或棱柱形。在一個實(shí)施例中，物體為一管子。
該物體可具有圓形、較佳地為環(huán)形截面?；蛘?，該物體可具有矩形截面，例如一正方形截面?；蛘咴撐矬w可具有一三角形截面。
在一個實(shí)施例中，該物體的一段或兩端大致為錐形。這是有利的，因?yàn)檫@便于運(yùn)輸。例如，這些物體可連接在運(yùn)載器上，從而可在水線以下將它們拖到所需的位置，在該位置處，它們可在合適的位置處與運(yùn)載器連接。具有錐形端部可便于拖拽?；蛘?，這些物體可具有半球形或圓形端部或者任何其它便于拖拽的形狀。
需要考慮將負(fù)荷從懸掛裝置傳送給運(yùn)載器結(jié)構(gòu)。因此，較佳地設(shè)置連接在運(yùn)載器結(jié)構(gòu)與懸掛裝置之間的一負(fù)荷傳送結(jié)構(gòu)，用于將負(fù)荷從懸掛裝置傳送給運(yùn)載器結(jié)構(gòu)。在本發(fā)明的一個較佳實(shí)施例中，該負(fù)荷傳送結(jié)構(gòu)由連接于運(yùn)載器的一個或多個支座構(gòu)成，以支承懸掛裝置。這些支座在左舷或右舷側(cè)連接于運(yùn)載器甲板的邊緣?？稍谶\(yùn)載器在碼頭上或在海上時連接這些支座。這些支座遍布運(yùn)載器的整個寬度，使可從在略寬于運(yùn)載器本身寬度的范圍內(nèi)的諸位置上將諸物體懸掛而下。
在本發(fā)明的較佳實(shí)施例中，只有來自懸掛裝置的垂直負(fù)荷需要傳送，因此較佳地，只有垂直負(fù)荷從懸掛裝置傳送到運(yùn)載器。這一點(diǎn)可通過懸掛裝置本身的特性來達(dá)到(例如如果懸掛裝置是一細(xì)長的柔性件)，或者通過一接頭的特性來達(dá)到。
第一穩(wěn)定器組件的懸掛裝置可連接于第二穩(wěn)定器組件的懸掛裝置。這一連接較佳地為直接或間接的結(jié)構(gòu)性連接。如果是間接的連接，較佳地通過獨(dú)立于運(yùn)載器結(jié)構(gòu)的一額外的結(jié)構(gòu)來達(dá)到。
根據(jù)本發(fā)明的第二個方面，提供有一種用于減少運(yùn)載器運(yùn)動的設(shè)備，它包括一第一穩(wěn)定器組件和一第二穩(wěn)定器組件，每個穩(wěn)定器組件包括至少一個可沉入水中的、至少部分中空的物體；以及用于從運(yùn)載器懸掛該物體或每個物體的懸掛裝置；第一和第二穩(wěn)定器組件適于位于運(yùn)載器大致相反的部分。
每個物體可包括至少一個壓載箱。較佳地，每個物體包括多個壓載箱，每個壓載箱可獨(dú)立地裝鎮(zhèn)重物。
較佳地，每個穩(wěn)定器組件還包括從每個物體突起的至少一個鰭片。更佳地，該至少一個鰭片可相對于每個物體樞轉(zhuǎn)，從而對該物體沿一個方向運(yùn)動的限制程度大于對沿另一個方向的運(yùn)動的限制程度。
有利地，每個物體為大致圓柱形和/或棱柱形。在一個實(shí)施例中，物體具有圓形、較佳地為環(huán)形截面。在另一個實(shí)施例中，該物體可具有矩形截面，例如一正方形截面。在另一個實(shí)施例中，或者該物體可具有一三角形截面。
物體的一端或兩端可大致為錐形、半球形或圓形。這便于拖拽運(yùn)輸。
該設(shè)備還包括連接于運(yùn)載器的諸支座，用于支承懸掛裝置。這些支座可在左舷或右舷側(cè)連接于運(yùn)載器甲板的邊緣?？稍谶\(yùn)載器在碼頭上或在海上時連接這些支座。這些支座遍布運(yùn)載器的整個寬度，使可從在略寬于運(yùn)載器本身寬度的范圍內(nèi)的諸位置上將物體懸掛而下。這能進(jìn)一步穩(wěn)定運(yùn)載器。
較佳地，第一穩(wěn)定器組件的懸掛裝置可連接于第二穩(wěn)定器組件的懸掛裝置。這一連接較佳地為直接或間接的結(jié)構(gòu)性連接。如果是間接的連接，較佳地通過獨(dú)立于運(yùn)載器結(jié)構(gòu)的一額外的結(jié)構(gòu)來達(dá)到。
根據(jù)本發(fā)明的第三個實(shí)施例，提供有一種可下沉的物體以減少水運(yùn)水上運(yùn)載器的運(yùn)動，該物體的形式為一至少部分中空的管子，該物體包括至少一個壓載箱；以及至少一個鰭片，該鰭片增加該物體在水中的阻力。
較佳地，該物體包括多個壓載箱，每個壓載箱可獨(dú)立地裝鎮(zhèn)重物。
在一個實(shí)施例中，該管子具有一環(huán)形截面。在另一個實(shí)施例中，該管子可具有一矩形截面，例如一正方形截面。在另一個實(shí)施例中，或者該管子可具有一三角形截面。
管子的一端或兩端可大致為錐形，這便于拖拽運(yùn)輸管子?；蛘撸茏拥囊欢嘶騼啥丝蔀閳A形或半球形或者任何其它便于拖拽的形狀。
該鰭片或每個鰭片可相對于管子樞轉(zhuǎn)，從而對沿一個方向運(yùn)動的限制程度大于對沿另一個方向的運(yùn)動的限制程度。
根據(jù)本發(fā)明的第四個方面，提供有一種減少水上運(yùn)載器的運(yùn)動的方法，該方法包括將至少兩個至少部分中空的管子從運(yùn)載器基本相反的諸部分懸掛在水線以下。
較佳地，該方法還包括對每個物體裝鎮(zhèn)重物。
應(yīng)該理解的是，在以上的描述中，一個特征是結(jié)合本發(fā)明的一個方面的，但它也可在適當(dāng)?shù)那闆r下用于本發(fā)明的另一個方面。這樣，舉例來說，本發(fā)明的第四個方面中的方法可用于根據(jù)本發(fā)明的第一個方面所說明的任意類型的運(yùn)載器。
將結(jié)合附圖對本發(fā)明的一個實(shí)施例進(jìn)行描述，這些附圖中

圖1是包括根據(jù)本發(fā)明的穩(wěn)定設(shè)備的運(yùn)載器的平面圖；圖2是圖1所示運(yùn)載器的側(cè)視圖；圖3是圖1和2所示運(yùn)載器的正視圖；圖4是具有第一替代穩(wěn)定裝置的運(yùn)載器的平面圖；圖5是圖4所示運(yùn)載器的側(cè)視圖；圖6是具有第二替代穩(wěn)定裝置的運(yùn)載器的平面圖；圖7是圖6所示運(yùn)載器的側(cè)視圖；圖8是穩(wěn)定管的平面圖；圖9是圖8所示管子的側(cè)視圖；圖10是具有替代結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定管的截面圖；圖11是具有第二替代結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定管的截面圖；圖12是具有第三替代結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定管的截面圖；以及圖13是示出穩(wěn)定裝置對橫搖運(yùn)動的程度和周期的效果的圖表。
圖1、2和3示出了具有尾部4、頭部6、左舷8、右舷10和甲板12的運(yùn)載器2。從運(yùn)載器懸掛而出的是四根管子14，兩根管子靠近左舷8，兩根管子靠近右舷10。一根左舷管14a位于運(yùn)載器的頭部附近。一根左舷管14b位于運(yùn)載器的尾部附近。一根右舷管14c位于運(yùn)載器的頭部附近。一根右舷管14d位于運(yùn)載器的尾部附近。每根管子14由鏈子16從運(yùn)載器懸掛而出。來自相對的管子14a、14c和14b、14d的鏈子16靠近甲板12的中心連接。如圖所示，管子被布置成其縱軸水平。
支座18位于甲板12和左舷8以及甲板12和頭部6之間的邊緣上，支承鏈子16。這確保鏈子16即使在運(yùn)載器橫搖一定程度時仍與運(yùn)載器的兩舷保持間隙。
每根管子14大致為圓筒形。每根管子包括多個壓載箱(未示出)，它們分別可被裝上或卸下鎮(zhèn)重物，從而使管子14在水中的質(zhì)量得到控制。每根管子14還包括兩個水平鰭22。水平鰭22妨礙管子14沿垂直方向的運(yùn)動。隨著運(yùn)載器橫搖，左舷8和右舷10交替地上升和下沉。當(dāng)左舷8上升，左舷管14a和14b需要向上運(yùn)動，而管子的質(zhì)量和突出的鰭片妨礙該向上運(yùn)動。更具體地說，管子的向上加速受到管子慣性的限制，管子和鰭片還阻止在水中高速行進(jìn)。類似地，隨著右舷10上升，右舷管14c和14d需要向上運(yùn)動，而管子的質(zhì)量和突出的鰭片妨礙該向上運(yùn)動。這樣，運(yùn)載器2的橫搖運(yùn)動就減少了；橫搖的程度減小了，運(yùn)動的周期則增加了，即頻率降低了。
管子、鏈子和支座可在港口或海上連接到運(yùn)載器上。
每根管子的直徑和長度不盡相同，以適應(yīng)實(shí)際應(yīng)用。用來構(gòu)成管子的材料可以變化，這取決于每根管子所要求的質(zhì)量。每根管子的質(zhì)量影響管子通過水的加速度。每根管子中的壓載箱的數(shù)量可以變化，并且將管子設(shè)計成可以在甲板上加載，從而可以容易地在水中拖拽管子以便于運(yùn)輸。管子的截面也是可變的(見圖10到12)。管子可具有圓錐形的端部以便于運(yùn)輸。鏈子的長度也是可變的。鰭片的尺寸和形狀是可變的，鰭片可相對于管子樞轉(zhuǎn)，從而，當(dāng)管子垂直向上運(yùn)動時鰭片沿水平突出以妨礙向上運(yùn)動，但當(dāng)管子垂直向下運(yùn)動時鰭片向內(nèi)樞轉(zhuǎn)，從而不會妨礙向下的運(yùn)動。鰭片的尺寸和形狀影響管子在水中的速度。
在一個實(shí)施例中，管子長40m，直徑5m，并帶有錐形端部。每根管子重200噸，并包括十個分離的壓載箱。每根管子具有兩個突出75cm的鰭片，它們延伸遍及整個管子和錐體的長度范圍。管子可懸浮在水線以下25m。
圖4和5示出了對運(yùn)載器上的管子的一個替代的方案。這被稱為不對稱布置。在這一情況下，兩根管子14懸浮在左舷8附近，而一根管子懸浮在右舷10附近。一根左舷管14a位于運(yùn)載器的頭部附近，一根左舷管14b位于運(yùn)載器的尾部附近。右舷管14c則位于運(yùn)載器中間。當(dāng)然，也可以是兩根管子在右舷，只有一根管子在左舷。
圖6和7示出了對運(yùn)載器上的管子的另一個替代的方案。這被稱為梯形布置。在這一情況下，兩根管子14懸浮在左舷8附近，兩根管子懸浮在右舷10附近。一根左舷管14a位于運(yùn)載器的頭部附近，一根左舷管14b位于運(yùn)載器的尾部附近。兩根右舷管都位于運(yùn)載器中間。第二右舷管14d懸浮在第一右舷管14c的正下方。當(dāng)然，也可以是在左舷的兩根位于運(yùn)載器中間的管子、一根尾部右舷管和一根頭部右舷管。
還可以設(shè)想其它的布置，這里不再明確地說明了，比如雙梯形布置，其中有兩根在左舷上的船中間管和兩根在右舷上的船中間管，圖8和9更詳細(xì)地示出了管子14。每根管子14具有兩個從管子14突出的水平鰭片。每根管子14還具有在圖8和9中示意性示出的舉提點(diǎn)24。在圖9所示的管子14上有四個舉提點(diǎn)24，兩個在管子的上側(cè)，兩個在管子的下側(cè)。在上側(cè)的兩個舉提點(diǎn)24可被鏈子16連接以將管子從船上掛下。兩個在下側(cè)的舉提點(diǎn)24只有在圖6和7所示的梯形布置中才會用上。然而，在許多情況下，所有的管子都有四個舉提點(diǎn)24是有優(yōu)勢的，這樣每根管子的結(jié)構(gòu)都是一樣的，任意一根管子可以用在任意的應(yīng)用場合。
圖10和11示出了具有正方形截面的管子14。這樣的截面使管子在通過水中時受到的阻力更大。在圖10中，水平鰭片從正方形管子的側(cè)部伸出。在圖11中，水平鰭片從正方形管子的基部伸出。
圖12示出了具有三角形截面的管子14。這樣的截面使管子在垂直向上運(yùn)動時阻力增大，而在垂直向下運(yùn)動時阻力減小。隨著運(yùn)載器橫搖，左舷和右舷交替上升和下沉，當(dāng)左舷下沉?xí)r，左舷上的管子需要在水中向下運(yùn)動。因此，如果向下方向上的阻力盡可能小是有利的。相反，當(dāng)左舷上升，需要在左舷的管子阻止在水中的向上運(yùn)動。因此，如果向上方向上的阻力盡可能大是有利的。
還可以設(shè)想其它的截面形狀，當(dāng)運(yùn)載器橫搖時這些形狀將對管子在水中的速度和加速度產(chǎn)生不同的影響。
如果管子的尺寸和形狀考慮到管子在其它應(yīng)用場合的使用，那么就尤其有利。此外，還應(yīng)考慮管子的存放。例如，在近海石油和天然氣工業(yè)領(lǐng)域中，可將管子水平存放在靜止結(jié)構(gòu)的甲板上、運(yùn)載器上或岸上?；蛘?，在不使用時，可將管子存放在海里。這些管子可以水平存放在例如海床上，較佳地是管子帶有懸浮在其上方、浮在海面上的警示浮筒，或者一組管子可轉(zhuǎn)到垂直位置，互相系在一起并被懸浮錨固在海中，管子的一部分向上浮出海面，一部分潛在海面以下。
當(dāng)考慮穩(wěn)定設(shè)備對運(yùn)載器的橫搖的效果的時候，要考慮兩個因素橫搖運(yùn)動的頻率和橫搖運(yùn)動的幅度。橫搖的自然頻率取決于系統(tǒng)的質(zhì)量，因?yàn)殡S著管子質(zhì)量的增加，運(yùn)載器橫搖運(yùn)動的自然周期也增加。橫搖的幅度取決于施加在系統(tǒng)上的阻尼力，隨著阻尼力增加橫搖幅度將減小，即橫搖幅度取決于管子的幾何形狀。這樣，隨著管子的直徑和鰭片的尺寸增加，運(yùn)載器的橫搖運(yùn)動的幅度減小。
參見圖13，穩(wěn)定設(shè)備的效果十分明顯。圖13示出了橫搖的幅度作為所施加的海浪運(yùn)動的周期的函數(shù)。X軸示出了單位為s的周期，Y軸為橫搖幅度，單位為“度/m”。從圖中的幾條曲線可以看到最頂部的曲線是基準(zhǔn)情況，即沒有任何穩(wěn)定設(shè)備的運(yùn)載器，此時運(yùn)載器的自然周期接近10s。中間的曲線是運(yùn)載器配有穩(wěn)定設(shè)備的中間情況，其中管子的直徑為3m，鰭片突出500mm，此時運(yùn)載器的自然周期接近11s。底下的曲線是運(yùn)載器配有穩(wěn)定設(shè)備的再一種情況，其中管子的直徑為5m，鰭片突出500mm，此時運(yùn)載器的自然周期接近12s。
這樣，從圖13中可以清楚地看到穩(wěn)定設(shè)備的效果使運(yùn)載器橫搖運(yùn)動的幅度減小(即曲線的峰值下降)，并使運(yùn)載器橫搖運(yùn)動的周期延長(即曲線的峰值沿X軸向右移)。
以上的描述有些簡化，并且，如前所述還有許多會影響橫搖運(yùn)動的幅度和周期的變量，例如管子的截面形狀以及鰭片的尺寸和形狀。
雖然已經(jīng)描述了本發(fā)明的某些具體實(shí)施例，但可以理解的是還可能有多種變化。具體來說，如果管子14不用于穩(wěn)定運(yùn)載器，它們也可以用于各種其它的用途。例如，使一根漂浮的管子的縱軸線呈水平以用作錨固浮筒。或者，它可用作運(yùn)輸一結(jié)構(gòu)的漂浮箱，且在適當(dāng)?shù)丶虞d鎮(zhèn)重物之后還可用于將一結(jié)構(gòu)從海床提出或?qū)⒁唤Y(jié)構(gòu)沉到海床上。
權(quán)利要求
1.一種運(yùn)載器，它包括一第一穩(wěn)定器組件和一第二穩(wěn)定器組件，每個穩(wěn)定器組件包括至少一個可沉入水中的、至少部分中空的物體；以及用于從運(yùn)載器懸掛該物體或每個物體的懸掛裝置；將第一和第二穩(wěn)定器組件在運(yùn)載器大致相反的兩側(cè)懸掛而下。
2.如權(quán)利要求1所述的運(yùn)載器，其特征在于，第一穩(wěn)定器組件包括可下沉的、至少部分中空的一第一物體和可下沉的、至少部分中空的一第二物體；用于從運(yùn)載器懸掛第一物體的第一懸掛裝置；以及用于從運(yùn)載器懸掛第二物體的第二懸掛裝置。
3.如權(quán)利要求1或2所述的運(yùn)載器，其特征在于，第二穩(wěn)定器組件包括可下沉的、至少部分中空的一第一物體和可下沉的、至少部分中空的一第二物體；用于從運(yùn)載器懸掛第一物體的第一懸掛裝置；以及用于從運(yùn)載器懸掛第二物體的第二懸掛裝置。
4.如以上任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的運(yùn)載器，其特征在于，它還包括一第三穩(wěn)定器組件，該第三穩(wěn)定器組件包括至少一個可下沉的、至少部分中空的物體；以及用于從運(yùn)載器懸掛該物體或各個物體的懸掛裝置。
5.如權(quán)利要求4所述的運(yùn)載器，其特征在于，第一穩(wěn)定器組件在一側(cè)懸掛于運(yùn)載器的頭部附近，第三穩(wěn)定器組件在所述一側(cè)懸掛于運(yùn)載器的尾部附近，而第二穩(wěn)定器組件在另一側(cè)懸掛于運(yùn)載器的中部。
6.如權(quán)利要求4或5所述的運(yùn)載器，其特征在于，第三穩(wěn)定器組件包括可下沉的、至少部分中空的一第一物體和一第二可下沉的中空物體；用于從運(yùn)載器懸掛第一物體的第一懸掛裝置；以及用于從第一物體懸掛第二物體的第二懸掛裝置。
7.如權(quán)利要求4到6中任意一項(xiàng)所述的運(yùn)載器，其特征在于，還包括一第四穩(wěn)定器組件，該第四穩(wěn)定器組件包括至少一個可下沉的、至少部分中空的物體；以及用于從運(yùn)載器懸掛該物體或各個物體的懸掛裝置。
8.如權(quán)利要求7所述的運(yùn)載器，其特征在于，第一穩(wěn)定器組件在一側(cè)懸掛于運(yùn)載器的頭部附近，第二穩(wěn)定器組件在另一側(cè)懸掛于運(yùn)載器的頭部附近，第三穩(wěn)定器組件在所述一側(cè)懸掛于運(yùn)載器的尾部附近，而第四穩(wěn)定器組件在另一側(cè)懸掛于運(yùn)載器的尾部附近。
9.如以上任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的運(yùn)載器，其特征在于，該懸掛裝置可承受高張緊負(fù)荷。
10.如權(quán)利要求9所述的運(yùn)載器，其特征在于，該懸掛裝置可承受的張緊負(fù)荷是其可承受的壓縮負(fù)荷的一百倍以上。
11.如權(quán)利要求9或10所述的運(yùn)載器，其特征在于，該懸掛裝置包括諸細(xì)長的柔性件。
12.如權(quán)利要求11所述的運(yùn)載器，其特征在于，該細(xì)長的柔性件為鏈子。
13.如以上任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的運(yùn)載器，其特征在于，每個物體都呈細(xì)長的形狀并具有大于4m2的橫截面積。
14.如以上任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的運(yùn)載器，其特征在于，每個物體包括一個或多個閉合的或可閉合的空間，這些空間具有50m3以上的總體積。
15.如以上任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的運(yùn)載器，其特征在于，每個物體包括至少一個壓載箱。
16.如權(quán)利要求15所述的運(yùn)載器，其特征在于，每個物體包括多個壓載箱，每個壓載箱都可獨(dú)立被裝鎮(zhèn)重物。
17.如以上任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的運(yùn)載器，其特征在于，每個穩(wěn)定器組件還包括從該物體或每個物體突出的至少一個鰭片。
18.如權(quán)利要求17所述的運(yùn)載器，其特征在于，該至少一個鰭片可相對于該物體或每個物體樞轉(zhuǎn)，從而對物體在水中向上運(yùn)動的限制程度比向下運(yùn)動的限制程度更大。
19.如以上任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的運(yùn)載器，其特征在于，每個物體大致為棱柱形。
20.如以上任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的運(yùn)載器，其特征在于，每個物體具有一圓形、較佳地為環(huán)形截面。
21.如權(quán)利要求1到19中任意一項(xiàng)所述的運(yùn)載器，其特征在于，每個物體具有一矩形截面。
22.如權(quán)利要求1到19中任意一項(xiàng)所述的運(yùn)載器，其特征在于，每個物體具有一正方形截面。
23.如權(quán)利要求1到19中任意一項(xiàng)所述的運(yùn)載器，其特征在于，每個物體具有一三角形截面。
24.如權(quán)利要求19到23中任意一項(xiàng)所述的運(yùn)載器，其特征在于，每個物體的一端或兩端大致為錐形。
25.如以上任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的運(yùn)載器，其特征在于，它還包括連接于運(yùn)載器的一個或多個支座，以支承該懸掛裝置。
26.如以上任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的運(yùn)載器，其特征在于，第一穩(wěn)定器組件的懸掛裝置連接于第二穩(wěn)定器組件的懸掛裝置。
27.如以上任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的運(yùn)載器，其特征在于，只存在垂直負(fù)荷需要從懸掛裝置傳送到運(yùn)載器。
28.一種用于減少運(yùn)載器運(yùn)動的設(shè)備，它包括一第一穩(wěn)定器組件和一第二穩(wěn)定器組件，每個穩(wěn)定器組件包括至少一個可沉入水中的、至少部分中空的物體；以及用于從運(yùn)載器懸掛該物體或每個物體的懸掛裝置；第一和第二穩(wěn)定器組件適于位于運(yùn)載器大致相對的部分。
29.如權(quán)利要求28所述的設(shè)備，其特征在于，每個物體都為細(xì)長的形狀并具有大于4m2的橫截面積。
30.如權(quán)利要求28或29所述的設(shè)備，其特征在于，每個物體包括一個或多個閉合的或可閉合的空間，這些空間具有50m3以上的總體積。
31.如權(quán)利要求30所述的設(shè)備，其特征在于，每個物體包括至少一個壓載箱。
32.如權(quán)利要求31所述的設(shè)備，其特征在于，每個物體包括多個壓載箱，每個壓載箱都可獨(dú)立被裝鎮(zhèn)重物。
33.如權(quán)利要求30到32中任意一項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征在于，每個穩(wěn)定器組件還包括從該物體或每個物體突出的至少一個鰭片。
34.如權(quán)利要求33所述的設(shè)備，其特征在于，該至少一個鰭片可相對于該物體或每個物體樞轉(zhuǎn)，從而對物體在水中沿一個方向運(yùn)動的限制程度比沿另一個方向運(yùn)動的限制程度更大。
35.如權(quán)利要求30到34中任意一項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征在于，每個物體大致為棱柱形。
36.如權(quán)利要求28到35中任意一項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征在于，每個物體具有一環(huán)形截面。
37.如權(quán)利要求28到35中任意一項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征在于，每個物體具有一矩形截面。
38.如權(quán)利要求28到35中任意一項(xiàng)所述的設(shè)備，，其特征在于，每個物體具有一正方形截面。
39.如權(quán)利要求28到35中任意一項(xiàng)所述的設(shè)備，，其特征在于，每個物體具有一三角形截面。
40.如權(quán)利要求35到39中任意一項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征在于，每個物體的一端或兩端大致為錐形。
41.如權(quán)利要求30到40中任意一項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征在于，它還包括連接于運(yùn)載器的諸支座，以支承該懸掛裝置。
42.如權(quán)利要求30到41中任意一項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征在于，第一穩(wěn)定器組件的懸掛裝置連接于第二穩(wěn)定器組件的懸掛裝置。
43.一種運(yùn)載器包括如權(quán)利要求30到42中的任意一項(xiàng)所述的一穩(wěn)定設(shè)備。
44.一種為一至少部分中空的管子形式的可下沉的物體，用于減小一運(yùn)載器的運(yùn)動，該物體包括至少一個壓載箱；以及至少一個鰭片，該鰭片增加該物體在水中的阻力。
45.如權(quán)利要求44所述的物體，其特征在于，該物體為細(xì)長的形狀，并具有大于4m2的橫截面積。
46.如權(quán)利要求44或45所述的物體，其特征在于，每個物體包括一個或多個閉合的或可閉合的空間，這些空間具有50m3以上的總體積。
47.如權(quán)利要求44到46中任意一項(xiàng)所述的物體，其特征在于，該物體包括多個壓載箱，每個壓載箱都可獨(dú)立被裝鎮(zhèn)重物。
48.如權(quán)利要求44到47中任意一項(xiàng)所述的物體，其特征在于，該管子具有一圓形、較佳地為環(huán)形截面。
49.如權(quán)利要求44到47中任意一項(xiàng)所述的物體，其特征在于，該管子具有一矩形截面。
50.如權(quán)利要求49所述的物體，其特征在于，該管子具有一正方形截面。
51.如權(quán)利要求44到47中任意一項(xiàng)所述的物體，其特征在于，該管子具有一三角形截面。
52.如權(quán)利要求44到51中任意一項(xiàng)所述的物體，其特征在于，該管子的一端或兩端大致為錐形。
53.如權(quán)利要求44到52中任意一項(xiàng)所述的物體，其特征在于，該鰭片或每個鰭片可相對于該管子樞轉(zhuǎn)，從而對物體在水中沿一個方向運(yùn)動的限制程度比沿另一個方向運(yùn)動的限制程度更大。
54.一種包括如權(quán)利要求44到53所述的一物體的穩(wěn)定設(shè)備。
55.一種減少水運(yùn)一水上運(yùn)載器的運(yùn)動的方法，該方法包括將至少兩個至少部分中空的管子從運(yùn)載器基本相反的部分懸掛在水線以下。
56.如權(quán)利要求55所述的方法，其特征在于，還包括對每個物體裝鎮(zhèn)重物。
57.如權(quán)利要求55或56所述的方法，其特征在于，該運(yùn)載器為如權(quán)利要求1到27或43所述的運(yùn)載器。
全文摘要
一種運(yùn)載器(2)包括一第一穩(wěn)定器組件(14)和一第二穩(wěn)定器組件，每個穩(wěn)定器組件包括至少一個可沉入水中的、至少部分中空的物體；以及，用于從運(yùn)載器懸掛該物體或每個物體的懸掛裝置(16)。該第一和第二穩(wěn)定器組件在運(yùn)載器大致相反的兩側(cè)懸掛而下。諸鰭片(22)設(shè)置在穩(wěn)定器組件上。
文檔編號B63B39/00GK1856427SQ200480027951
公開日2006年11月1日 申請日期2004年10月8日 優(yōu)先權(quán)日2003年10月9日
發(fā)明者V·G·姆卡蒂, C·J·鄧洛普 申請人:塞彭英國有限公司