防护器

技术领域

本发明涉及一种防护器，例如用于系泊壁上以将系泊船只与系泊壁隔开。

背景技术

系泊壁(例如码头边、船埠、柱子)上的防护器是众所周知的。只要船只的侧面与防护器接触，响应于船只推动对抗系泊壁的力，防护器在沿着系泊壁系泊的船只的侧面上提供反作用力。

然而，在某些情况下，由于系泊缆绳和防护器所施加的力之间的相互作用，反作用力会导致船只不希望的振荡运动：当船只有使其与沿着系泊壁的防护器接触的运动时，防护器使船只弹开，造成远离系泊壁的运动，这又引发来自系泊缆绳的力，其将最终导致船只朝着系泊壁返回的运动，使得防护器将再次弹开船只，以此类推。

当使用如WO2010/110666和WO 2018/048303中所述的系泊缆绳保持装置来系泊船只，并且防护器弹开船只时，当防护器迫使船只离开系泊壁并且随后在系泊缆绳上施加力以将船只往回拉时，系泊缆绳保持装置最初将通过在系泊缆绳上释放出松弛部分而对弹开做出响应，从而产生朝向系泊壁返回的船只运动，这可能导致振荡运动。

发明内容

其中，本发明的一个目的是减少沿着具有一个或多个防护器的系泊壁系泊的船只的运动。

提供了一种防护器，用于防护船只免受系泊壁影响，该防护器包括液压缸体和活塞组件，该液压缸体和活塞组件布置成使得防护器的压缩将导致活塞施加力以压缩另一液压缸体中的液压液体。阀将液压缸体联接到至少部分填充有气体的储存器。当防护器压缩力超过阈值时，过压阀允许液压液体从缸体流到储存器，从而允许防护器被压缩。当力下降时，回流阀允许液压液体返回缸体，导致活塞移动以使防护器膨胀，随后船只远离防护器移动。在一实施例中提供了根据权利要求1的防护器。

防护器使得其能够减少船只的振荡运动。可以使用沿着船只系泊船位的系泊壁定位的多个这种防护器。

在一实施例中，防护器包括具有磁极的电磁体，该电磁体被配置为产生磁场以将船只吸引朝向能移动防护器表面，优选地在船只具有远离系泊壁的运动时。以此方式防护器可以减少这种运动。

在一实施例中，防护器包括被配置成由能移动的防护器表面朝向防护器基部结构的移动来驱动而产生电能的发电；和连接到发电机以存储由发电机产生的电能的电能存储装置；以及联接在电能存储装置与电磁体之间的开关。在一实施例中，防护器包括控制机构，以在能移动的防护器表面移动远离防护器基部结构和/或停止移动远离防护器基部结构的至少部分时间内使开关导通。因此，当船只具有离开系泊壁的运动时，使开关传导电流。

提供了一种系泊系统，其包括沿着船只系泊船位的系泊壁定位的多个根据前述权利要求中任一项所述的防护器，，以及至少一个位于系泊船位旁边的系泊壁上的缆绳保持装置，该缆绳保持装置包括另一液压缸体和活塞组件，用于将船只的系泊缆绳联接到系泊壁，使得系泊缆绳上的张力将导致活塞施加力以压缩另一液压缸体中的液压液体；

至少部分填充有气体的另一储存器；

另一过压阀，被配置为当另一液压缸体中的液压液体的压力与另一储存器中的压力之间的差值达到另一第一阈值时，将液压液体从另一液压缸体移送到另一储存器；

另一回流阀，被配置为当另一液压缸体中的液压液体的压力之间的差值下降到低于另一第一阈值的另一第二阈值以下时，将液压液体从另一储存器移送到另一液压缸体。

在一实施例中，这种系泊系统可以具有用于将缆绳保持装置中产生的能量输送到多个防护器中的至少一个防护器的工具。

在这种系泊系统的一实施例中，所述工具被配置为产生电力，多个防护器中的所述至少一个防护器被配置为使用所述电能以在船只上产生用于减少船只的运动的力。

多个这样的防护器可以与具有与防护器中类似的液压机构的系泊缆绳保持装置结合，当船只从系泊壁的移动导致系泊缆绳上的力增大时，该系泊缆绳保持装置放出缆绳。在另一实施例中，由这种力产生的能量可用于减少船的运动。

附图说明

参考以下附图，从示例性实施例的描述中，这些和其他的目的与优点将变得明显。

图1示意性地示出了防护器；

图2示出了防护器表面的力-位置关系；

图3示出了防护器的实施例；

图4示出了系泊系统；

图5示出了防护器的实施例；

图6和7示出了具有可调的力调节装置的防护器的实施例。

具体实施方式

图1示意性地示出了用在系泊壁上以缓冲系泊船只与系泊壁之间的力的防护器。系泊壁可以是系泊壁，或水中的一排柱子。系泊壁可以包括沿着系泊壁在规则距离处的多个这样的防护器。虽然未示出，但是应该理解，防护器可以在不同部件之间包含例如弹性元件的附加结构。

防护器包括防护器基部结构10、安装成可在防护器压缩方向13上朝向防护器基部结构10移动的能移动的防护器表面12、液压缸体14和液压缸体14中的活塞16。在图示的实施例中，液压缸体14固定在防护器基部结构10上，活塞16机械地联接在能移动的防护器表面12上，因此力在能移动的防护器表面12与活塞16之间传递。替代地，活塞16可以固定到防护器基部结构10，液压缸体14可以联接到能移动的防护器表面12，使得力在能移动的防护器表面12与液压缸体14之间传递。防护器基部结构10可以沿着系泊壁或其他固定结构安装，使得防护器将位于固定结构与系泊船只之间。

此外，防护器包括液压回路，该液压回路包括过压保护部分，该过压保护部分包括储存器180、过压阀182和单向阀184。当能移动的防护器表面12被压向防护器基部结构10时，液压缸体14的端部(活塞16向其按压液压液体)通过过压阀182和单向阀184平行地联接到储存器180的底部。储存器180在底部包含液压液体，在顶部包含压缩气体。过压阀182被构造成当液压缸体14中的压力超过储存器180中的压力预定的第一阈值时，允许液压液体从液压缸体14流到储存器180。单向阀184被构造成当储存器180中的压力高于液压缸体14中的压力时，或者更一般地，当储存器180中的压力比液压缸体14中的压力高出第二阈值时，允许液压液体从储存器180流到液压缸体14。优选地，单向阀184的第二阈值设置得如此之小使得……

在操作中，当船只移动到与能移动的防护器表面12接触时，能移动的防护器表面12通过液压缸体14将防护器压缩方向(即，在系泊壁的方向)上的力传递到防护器基部结构，并由此传递到系泊壁。

图2示出了由能移动的防护器表面12施加的力与其位置之间的关系。竖直线22显示图1中的防护器的力-位置关系的一部分，该部分对应于船施加在能移动的防护器表面12上的力不会导致液压缸体14中的压力超过打开过压阀182所需的压力的情况。水平线23显示了当朝向系泊壁的力变得如此大以至于过压阀182打开以允许液压液体从液压缸体14流到储存器180时的力-位置关系的一部分。

竖直线22示出了起类似固定壁的作用的能移动的防护器表面12，只要船只施加在能移动的防护器表面12上的力不导致液压缸体14中的压力超过打开过压阀182所需的压力。防护器与船施加的力相匹配，且不改变位置。

水平线23显示，一旦船施加的力导致液压缸体14中的压力超过打开过压阀182所需的压力，防护器被压缩。在这种情况下，液压缸体14中的液压液体的量减少，允许能移动的防护器表面12向系泊壁移动，同时由能移动的防护器表面12施加在船上的力保持恒定。

因此，当船移动到与壁接触并施加足够的力时，由防护器施加的反作用力被限制。完全刚性的防护器或弹性的防护器的行为应该形成对比。作为参考，弹性防护器的力-位置关系由虚线20表示(对于完全刚性的防护器，该线是竖直的)。这种力-位置关系不同于竖直线22和水平线23所示的关系在于，防护器施加在船只上的力会变得更大，从而一旦船的移动停止，防护器将继续施加使船只反弹的力。

然而，当防护器允许船只在恒定的反作用力下移动时，如水平线23所示，船只施加的力通常会在移动一段距离后下降，而不会施加使船只反弹的力。船只施加的力通常会下降，例如，因为当船只向系泊壁移动时，系泊缆绳施加的力会减小，并且因为防护器施加的力导致船只慢下来。当船施加的力下降到打开过压阀182所需的力以下时。一旦发生这种情况，能移动的防护器表面12的位置将保持不变，并且由能移动的防护器表面12施加的力将下降，直到单向阀184打开。

竖直线24显示了这种行为。示出了多条竖直线24，因为根据船只的运动环境，发生力下降时的能移动的防护器表面12的位置可能不同。如果异常地，船只将继续向系泊壁移动，当能移动的防护器表面12和/或活塞16到达止动结构(未示出)时，能移动的防护器表面12最终将停止，此后，由能移动的防护器表面12施加的力将迅速增加，就像弹性或刚性的防护器一样，如(近似)竖直线26所示。在这种情况下，船只将会弹开。

水平线25示出了当船只施加的力非常低以至于单向阀184打开时的位置力关系。在这种情况下，液压液体从储存器180返回到液压缸体14，直到能移动的防护器表面12已经移动回到竖直线22的位置。

在操作中，在使用之前，液压液体被泵入或泵出液压缸体14，以将其设定在期望的初始位置，例如，能移动的防护器表面12尽可能远离系泊壁，或者尽可能处于一液压压力下，使得压缩防护器所需的力小于预定力。这两者都可以使用灌注单元(未示出)来完成，如WO2010/110666中所述或WO 2018/048303中所述，这些文献通过引用结合于此。灌注单元可以包括泵、阀和带有液压液体的辅助储存器，泵和阀在辅助储存器与缸体14之间并联联接。灌注单元可能是防护器的一部分。可选地，可以使用包括移动式灌注单元的车辆，其可以开到多个防护器以灌注这些防护器中的每一个。

如上所述，防护器可以包括附加元件。在一实施例中，一个或多个弹性元件用在一方面活塞和液压缸体的组合与另一方面能移动的防护器表面12之间，和/或用在该组合与防护器基部结构之间。例如，弹性元件可以例如是橡胶结构、弹簧或液压弹簧。这种弹性元件具有将竖直线22变为斜线的效果，即，即使在力足以导致过压阀182打开之前，其也允许能移动的防护器表面12的位移。类似地，竖直线26将变得更加倾斜。相对于船只而言，其允许更大范围的移动，并且当船只与防护器接触时以及当防护器到达其停止位置时，允许力更为逐渐地增加。

图3示意性地示出了防护器的另一实施例。在该实施例中，防护器包括附接到能移动的防护器表面12内部的一个或多个电磁体30(仅示出一个)、可选的电能存储装置32(例如电容器或蓄电池)和开关34。电磁体30的相反磁极可以位于能移动的防护器表面12上的不同位置。在一实施例中，能移动的防护器表面12可以在电磁体30的至少一个磁极的位置处具有开口。优选地，能移动的防护器表面12由非铁磁性材料制成。尽管为了例示起见，电磁体30被示为马蹄形，其中马蹄由软磁材料制成，但是应当理解，可以使用任何形式的磁体。优选地，电磁体的两个磁极基本上位于与能移动的防护器表面12相同的平面内。例如，在该平面与一个或两个磁极之间可以包括软磁回路结构。

在操作中，电磁体30或多个电磁体可用于产生附加力，该附加力作用以试图保持船只与能移动的防护器表面12接触。这进一步减少了反弹运动的量。例如当单向阀184打开时，即在对应于水平线25的力-位置组合时，可以通过电磁体30提供电流。在一实施例中，单向阀184与开关34之间的机械连接可以用于实现此目的。

在另一实施例或进一步的实施例中，通过电磁体30的电流供应可以(进一步)局限于能移动的防护器表面12的位置范围。为此，开关34或与开关34串联的另一开关可以被配置为当能移动的防护器表面12或活塞16经过预定位置时进行切换。替代地，防护器可以包括微型计算机或远程控制单元来控制切换。

开关34的控制机构可以被配置为当能移动的防护器表面12移动远离防护器基部结构和/或停止移动远离防护器基部结构时使开关34导通。

供应电流通过一个或多个电磁体30所需的能量可以由外部源供应。但是在一实施例中，可以从接触防护器的船只的移动中获得。船只因风力和波浪力而移动。当风力和波浪力存在时，能量可以从这样的来源获得，当缺少风力和波浪力时，需要能量来提供特殊保持力。在一个实施例中，施加在船只的系泊缆绳上的力用于发电，并且所产生的电被直接供应给电磁体30，或者在供应给电磁体30之前临时存储在电能存储装置32中。应该注意的是，可以省去能量存储装置32，因为系泊缆绳装置主要在防护器膨胀的同时发电，使得产生的能量可以直接使用而无需存储。然而，存储装置可以用于改变防护器施加力的时间。

可以在系泊缆绳与岸之间的连接件中使用能量收集装置。这种装置可以包括发电机，并且被配置为当船只施加远离岸的力时释放出系泊缆绳长度，并且当力下降时将系泊缆绳拉回，导致装置的净能量吸收。可以注意到，基本上在防护器中的磁体需要能量来保持船只的同时提供能量。

可以使用任何合适的缆绳驱动的能量收集装置，例如使用液压系统释放和拉入系泊缆绳，其带有由液压系统中的液压液体的流动驱动的发电机。

另一个例子是使用联接到旋转滚筒的发电机，当船只被迫离开岸时，系泊缆绳被船只强制从该旋转滚筒上卷开，当该力减小时，系泊缆绳又被绕回。

图4示出了包括多个图3所示类型的防护器40和至少一个缆绳保持装置42的系泊系统。电缆保持装置42可以被配置为如WO2010/110666或WO2018/048303中所述的那样操作，使用与本申请图1中相似的液压缸体、活塞、储存器、过压阀和单向阀的构造。该装置通过在从液压缸体到储液器的导管中增加了液压流驱动的发电机44而被修改，其与过压阀和/或单向阀串联地增加在从液压缸体到储液器的导管中以驱动发电机。

替代地或附加地，防护器本身可以包括能量收集装置以产生被耦合用于向电能存储装置32供电的电能，以存储用于向电磁体供电的能量。液压流驱动的发电机可与过压阀串联地添加在防护器中的从液压缸体到储存器的导管中。因此，当船只压缩防护器时电能可以被收集，并在船只移动离开后用于将船只拉向防护器。

磁性夹紧力的另一个作用是，其增加了防护器与船壁之间的摩擦力(如粘滑)来对抗纵向力。进而，该摩擦力可以减少系泊缆绳保持装置对抗纵向力所需的力。

在一实施例中，防护器包括无线发射器和/或接收器以及位置和/或压力传感器件。压力传感器件可以是液压回路中(例如在液压缸体中)的一个或多个压力计。位置传感器件可以包括防护器的能移动部分上的一个或多个标记(例如磁性标记)和在防护器基部结构上的位置传感器，反之亦然，或者一个或多个标记位于活塞杆上并且位置传感器位于主缸体12上或外侧，反之亦然，以在标记移动经过传感器时检测标记。

可以提供联接到无线发射器和位置传感器和/或压力指示器的(编程的)逻辑电路或微型计算机。微型计算机可以具有带有指令的程序，以接收来自位置传感器和/或压力指示器的数据，并使无线发送器发送从该数据提取出的信息，或者评估该数据以检测该数据是否满足用于生成信号的预定条件，并且如果满足该条件，则使无线发送器发送消息。条件可以是该数据表明主活塞已经保持在极限位置范围内至少预定的持续时间。例如，可以接收传输的消息以在控制室中显示。

图5示出了防护器的一实施例，其中活塞16具有的外径在活塞16的整个长度上等于缸体14的内径。活塞16上的板或块12可用于提供防护器表面。

图6示出了一实施例，其中防护器包括联接在防护器的表面12与其基部结构10(例如码头)之间的第一和第二可调的力调节装置60、62。该实施例与图5的实施例一起例示出，但是力调节装置60、62也可以与其他实施例结合使用。力调节装置60、62可以包括被配置为施加将表面12拉向岸(例如预张力)和/或将表面12推离岸的可调节力的液压活塞-缸体组合。在另一个实施例中，力调节装置60、62可以包括附接到一个或多个装置(未示出)的可调节弹簧和/或缆绳，以用可调节的力将表面12拉向岸。

防护器包括用于在船只移动期间动态改变由力调节装置施加的力的工具。可调节的力调节装置60、62用于施加力，以动态改变力调节装置60、62施加的力的大小。动态变化可用于增加从船只运动中吸收的能量的量。

在不同的时间，防护器可以吸收来自船只运动的能量以及给予船只运动以能量。只要防护器表面与船只接触，能量传递率可以表示为v*F，其中v为防护器表面的移动速度，F为防护器施加在船只上的力。

例如，在船只振荡运动期间，速度v周期性地改变符号，因为防护器交替向内压缩和向外转向。当防护器向内移动(v<0)时能量被吸收，而当防护器向外移动(v>0)时，能量被给予。通过在船只振荡运动期间增加和减少力，力调节装置60、62可用于减少和增加在此期间由防护器分别施加的反作用力F，从而增加从振荡运动中的能量净吸收。当力的变化在船只的振荡运动频率上具有谱频率分量，并且其相位分量与船只的振荡速度变化的相位相反时，净能量被吸收。

优选地，力调节装置60、62被配置为施加相同的力。可以使用单个力调节装置或多于两个的力调节装置来代替两个力调节装置60、62。

图7例示出了一实施例，其中第一和第二可调节的力调节装置60、62沿着与缸体16的运动方向成非零角度的线(例如，在20度和70度之间的角度，优选大约45度)联接在防护器的表面12与其基部结构10之间。以这种方式，力调节装置60、62还用于稳定防护器以防止横向运动，例如由于船只在横向于缸体16的运动方向的方向上的运动。优选地，两个力调节装置60、62的角度相同，但是相对于活塞16的运动方向方向相反。

在一实施例中，可以提供联接到力调节装置的逻辑电路或微型计算机。这种逻辑电路或微型计算机可以被配置为动态地改变由力调节装置施加的力，例如，取决于膨胀条件的测量，这使得可以预测将施加在防护器上的力和/或船只对由防护器或力调节装置施加的力的响应。