用于浮体的破冰系统技术方案

要求保护一种用于在冰中或冰附近的浮体的破冰系统，该破冰系统带有伸出的柱以及至少两个用于产生浮体的捣碎运动的平衡水舱（１０、１６），其中，该至少两个平衡水舱通过至少一条平衡管道（１２、１３），利用用于平衡介质的高功率输送装置（１８、１９）流体技术地连接并且该平衡系统被构造为封闭的。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及根据权利要求1的前序部分的用于浮体的破冰系统以及根据权利要求12在使用相应的系统的情况下进行位置固定的方法。
技术介绍
用于浮体或船舶的破冰系统已公知。JP 59-179493A公知了一种系统及方法，在其中(尤其是在船底的龙骨区域中)使用了压载箱，从而从左舷到右舷并且反向地反复泵压压载水，由此实现船舶的倾斜运动。由于这种重量的移动，则可以借助船头区域中的侧面的突起构造来破冰。US 3，939，789另外公知了一种有效的系统。相应地，该文件提供了一种在冰中作业的钻井船，该船在船头区域中配备有可沉入到水中的舱室。另外，设置有在冰面上方平坦地伸出的船头。由于开口相对较大，这种船头的水密舱或平衡水舱可以在甲板区域和侧面区域中迅速灌满水，从而使船头相对于普通吃水线发生下沉，并且通过这种方式将处在船头下方的冰打破。通过将压缩空气引入到该舱室中将平衡水舱重新排空。在该平衡水舱中设置有分隔物，从而能够促使船头和船舶向左舷和右舷倾斜。然而，在船舶的这种构造中存在以下危险，S卩，打破的冰同时会进入到舱室中并且在排空的时候将相应的开口堵塞。根据US 3，850，125的另一种系统示出在冰中作业的钻井船的马刺状船头以及在船底区域中分别处在船头和船尾的舱室，该舱室可以被灌满水或排空。根据这种方式能够使船头的上升和下沉具有破冰作用。在此，其缺陷同样在于舱室具有结冰的危险以及用于排空相应舱室的压缩空气装置的构造相对较为复杂。US 3，872，814描述的是带有钻塔的船身。在此，钻塔处在带有两个侧面的管状浮体的漂浮的半潜入式装置上。在船尾和船头处该浮体配备有灌水区域。由此，可以通过向船头舱室灌水来实现下沉并且同时对冰面或浮冰进行破冰。通过周期性地排空船头舱室和灌满船尾舱室可以更有利地实现上述效果。这种半潜入式装置也可以控制钻井平台的倾斜运动。在此却仍然存在所需的压缩空气系统构造费用相对较高的问题以及灌水舱结冰的危险。JP 58-224887示出另一种具有破冰作用的实施方式，在该实施方式中，在龙骨区域中从船头到船尾地作用有一个固定的压载重量，由此使船舶利用船头来捣碎冰面并且由此执行破冰功能。例如根据DE 42 08 682 B4，为了另外实现船舶的侧向运动，破冰机不仅装配有喷气式发动机还装配有可旋转的推进单元，从而另外实现侧向运动。然而，公知的系统大多都存在以下缺陷，S卩，这些系统的效率低下，在平衡水舱中存在高结冰危险并且其大多数在排空舱室和转移重心时速度过慢。
技术实现思路
本专利技术的目的由此在于，克服上述缺陷并且尤其实现一种破冰系统，该破冰系统被用于在冰内或冰附近的浮体，尤其是用于在冰原、冰层或浮冰以及类似地点中的钻井船和考察船或平台，该破冰系统能够有效地将船体或船舶静止地固定在海底某点上方并且提供了相应的用于静止固定的方法。该目的在根据权利要求1的系统中通过该权利要求的特征实现，而在方法上该目的通过权利要求12的特征实现。由于对北极海域所进行的针对可经济开发的油田以及其他原料和矿产的勘探越来越有意义，需要越来越先进的考察船、钻井船以及可静止地固定的漂浮平台，尽管受到洋流和漂流冰面的影响，这些船舶和平台必须仍能够静止地固定在海底上方的规定位置上。由此，按照本专利技术的系统和方法考虑到了这些要求。在此，主要的核心想法在于， 在船体的船头区域或船首区域中尽可能地朝向船头并且与龙骨线的间距尽可能大地设置船头的平衡水舱。与此相对地在船尾区域中按照间隔和高度设置第二平衡水舱，其中，这两个平衡水舱流体技术地通过至少一个平衡管道彼此连接。在具有平衡管道的情况下，该平衡管道在中央沿龙骨的纵方向延伸。尤其有利的是设置两个平衡管道，这两个平衡管道处在船体或船舶相对的侧面区域中。根据船头平衡水舱和船尾平衡水舱在吃水线上方的优选的布置方式，与平衡管道共同实现了一个封闭系统。但也可以任意根据功能在船舶上相应地布置平衡水舱。在此提出一种防冻的布置方式，该布置方式尤其节省能源。由于该系统在北极相对较低的室外温度下，在-35°C以下必须仍能够完全有效地运行，所以使用一种平衡流体，该平衡流体尤其是带有高含盐量的水或带有可明显地降低平衡介质冰点的添加剂的水。通过隔离舱可以尽可能地从外部防止水舱和平衡管道结冰。为了防止舱室和/或平衡管道结冰，也可以根据需要优选地对该设备进行加热。在船舶或漂浮的平台可能静止地固定在钻孔上方的北极海域中，在或多或少的封闭冰层或浮冰漂流中存在以下问题，即，待被静止地固定的船舶会随着冰漂流。在此可以从缓慢变化的方向中产生大约0. 5kn(节)或更小的漂流速度。因此，船舶必须能够在这种情况下自行动态地，或者以一定角度或甚至横向于冰或洋流的漂流方向，例如，在相应的海上定位点地进行定位。因此，这种船舶必须具有一种破冰系统，该破冰系统的特征如权利要求1示出。根据方法，为了在冰中或冰附近，尤其是在使用根据权利要求1的相应的破冰系统的情况下，稳定这种船体的位置，首先要探测出冰和/或洋流的漂流状况。可以根据当前的冰漂流状况来校准和操纵船体，使得尤其是船体的船头区域与冰或洋流的漂流方向相对并且使船体的破冰系统发挥作用。由于该船体配备有相应的水下驱动单元(该水下驱动单元可以被设置为可在船头或船尾360°旋转的推进单元和/或冲压式驱动装置)，所以如此配备的船舶也可以大约斜向地或甚至横向于冰或洋流的漂流方向地静止地保持在海底上方。由此，破冰系统也可以通过产生倾斜运动和/或捣碎运动来帮助船体在冰附近进行静止的定位。通过这种方式，船体产生了与冰的漂流方向相反的，以漂流速度或洋流的大小进5行的相对运动，从而使船体或船舶静止地(例如，在海底某点上方)保持在钻孔附近。由此例如，可以通过GPS或其他定位装置来确定浮体的各自位置并且基于所探测到的冰的漂流速度和漂流方向利用船舶的破冰功能来对其进行校准，从而在船头侧和/或船尾侧上，利用平衡介质在船头舱室和船尾舱室中的反复平衡产生了捣碎和破冰功能。另一方面，可以通过船头的冲压式发动机和/或船尾的冲压式发动机(如情况需要的话可以结合机电推进单元或柴油机械的推进单元)利用与漂流速度相反的、所需的相对速度对船舶进行校准，从而将船舶静止地保持在钻孔上方。推进单元可以吊舱式地设置在船底或与船体的主体结合。根据目的，可以某个频率实现船舶的破冰功能以及反复平衡在平衡水舱中的和流向平衡水舱的相应的介质，该频率与冰的漂流速度相适应并且由此起到有效的破冰作用。由于通过船舶的倾斜运动也起到了改进的破冰作用，所以也可以在侧壁的区域内，尤其是在吃水线上方设置侧面的平衡水舱，从而可以通过对其进行反复平衡来产生倾斜运动。根据目的，成对地并且朝向船体中线相对地布置侧面的平衡水舱。考虑到改进船舶的摆动运动或倾斜运动，优选地成对地设置多个侧面平衡水舱，其中，随后沿船舶的纵方向分散地布置这些平衡水舱。也可以通过以下方式改进平衡破冰机的破冰功能，S卩，通过从船头到船尾再从船尾到船头地在舱室中反复平衡的方式，并且结合在侧面的平衡水舱中的平衡过程和由此所产生的倾斜运动来产生船舶的捣碎运动或转动运动。由于应该在尽可能短的时间内实现平衡介质在封闭系统中从船头平衡水舱到船尾平衡水舱的反复平衡，所以首先要在平衡管道中设置大的管直径(例如在1至細之间的直径)并且其次在封本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种用于在冰中或在冰附近的浮体（１），尤其是用于钻井船和考察船或平台的破冰系统，带有至少一个船头的船体区域或船头区域（２），所述区域在水面和冰面区域上方伸出；带有至少一个平衡水舱（１０），所述平衡水舱设置在船头的船体区域或船头区域（２）中以及带有装置（１８、１９），用于以流体，尤其是水来充满和排空所述平衡水舱（１０），从而使充满的平衡水舱重量增加而排空的平衡水舱重量减小，从而使船头的船体区域或船头区域（２）相对于冰面产生至少一次破冰、捣碎运动，其特征在于，在船体（１）的船头和船尾处设置有平衡水舱（１０、１６），为了产生破冰的捣碎运动而周期性地按照重量相反地使所述平衡水舱加载和卸载，至少一个平衡管道（１２、１３）流体技术地将所述船头的和船尾的平衡水舱（１０、１６）彼此连接，至少一个流体输送装置（１８、１９）流体技术地设置在所述平衡水舱（１０、１６）之间并且所述平衡水舱（１０、１６）被构造为封闭的。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：波仁德·普鲁恩，
申请(专利权)人：瓦特西拉船只设计德国有限公司，
类型：发明
国别省市：DE