四、说明书

船舶动态定位装置及船

技术领域

[0001 ]本发明涉及水上运输设备领域，尤其涉及一种船舶动态定位装置及船。

背景技术

[0002]海洋工程船舶要求施工时具有在一定的风浪流条件下保持自身位置在某个范围内的能力(一般称之为动态定位)，这种功能通过以下方式实现:有动态定位的船舶利用安装在船舶本身的若干个推进器，一般船艉以及船艏均有若干个推进器，推进器的作用是将船舶的动力(机械能或电能)转化成船只前进或转向以及维持自身位置所需要的推力，控制根据采集到的风、浪、流(风速，风向，海浪数据洋流流向数据)以及定位系统(罗盘、电罗经)采集到的位置数据根据计算后，结合卫星定位信号数据输出到船舶不同位置的推进器，这种推进器能够根据命令调整推进器的推力的方向和转速，从而控制船舶不同位置的收到的推力的大小，抵消风浪流的推力，达到能够将船舶保持在一定的位置。

[0003]现有船舶动力定位实现的方式是:船舶自身有柴油发电机，发电机发出来的电送到推进器的控制器，控制器根据定位系统发出的命令，调整推进器转向和转速，其中，调整推进器转向能够调整推力的方向，调整推进器的转速可以调整推力的大小。

[0004]现有船舶动态定位系统一般分为为DP，DP1，DP2或DP3，一般由若干个布置在船舶不同位置的推进器组成，一般船尾为若干个，船首1-3个。根据不同的动力定位等级，各系统有一定的冗余，比如发电机冗余或控制系统以及推进器冗余，在一部分动力丧失或推进器损坏后，整个系统仍然能够实现基本功能，即保持自身位置的功能。

[0005]但是现有技术中海上船舶定位装置造价高，维护使用困难，原理复杂的问题，造价高主要体现在现有船只使用的推进器制作过于复杂，而且造价高昂，成本高。

发明内容

[0006]本发明提供一种船舶动态定位装置及船，以解决现有的船舶动态定位装置造价高昂、成本高的问题。

[0007]为达到上述目的，本发明提供一种船舶动态定位装置，该船舶动态定位装置包括控制单元、水栗、出水定位部。水栗具有进水口和出水口，控制单元与水栗连接，并控制水栗的转速和转向；出水定位部包括与水栗的出水口连接的喷水嘴，控制单元与喷水嘴连接并调节喷水嘴的出水方向。

[0008] 进一步地，出水定位部还包括出水管，出水管与水栗的出水口连接，喷水嘴通过方向控制组件设置在出水管上，控制单元与方向控制组件连接，并通过方向控制组件调节喷水嘴的出水方向。

[0009]进一步地，方向控制组件包括铰轴，铰轴的第一端固定连接在喷水嘴上;伸缩驱动件与铰轴的第二端铰接，且伸缩驱动件的伸缩可驱动铰轴转动。

[0010]进一步地，铰轴的第二端上固定连接有连接板，伸缩驱动件铰接在连接板上。

[0011]进一步地，伸缩驱动件的伸缩方向为横向，伸缩驱动件的远离铰轴的一端铰接在固定物上。

[0012] 进一步地，出水定位部还包括出水阀，出水阀设置在出水管上，且位于对应的出水口与喷水嘴之间，控制单元与出水阀连接，并控制出水阀的开度。

[0013]进一步地，水栗为一个，且水栗具有多个出水口，出水定位部的数量与出水口的数量一致，且--对应地连接。

[0014] 进一步地，水栗为多个，且各水栗均具有至少一个出水口，各水栗的至少一个出水口与另一个水栗的出水口连通。

[0015] 进一步地，水栗为多个，且各水栗均具有至少一个出水口，各水栗的至少一个出水口与另一个水栗的进水口连通。

[0016]本发明还提供了一种船，包括船身和设置在船身上的船舶动态定位装置，以及如前任一项的船舶动态定位装置，喷水嘴设置在船身底部或船身侧面。

[0017]本发明具有的优点和积极效果是:

[0018]本发明提供的船舶动态定位装置可有效地降低海上工程船舶的定位装置成本，而且该船舶动态定位装置是通用的，适用于任何海上工程船舶。

附图说明

[0019]图1为本发明实施例的船舶动态定位装置的原理示意图；

[0020]图2为本发明的方向控制组件实施例一的示意性结构图；

[0021]图3为图2所示的方向控制组件实施例一的主视图；

[0022]图4为图2所示的方向控制组件实施例一的左视图；

[0023]图5为本发明的方向控制组件实施例二的示意性原理图。

[0024] 附图标记说明:

[0025] 1、水栗;2、出水定位部;21、喷水嘴;22、出水管;23、出水阀；24、铰轴;25、伸缩驱动件;26、连接板;3、进水容纳盒;31、进水盒进水口；32、进水盒出水口；4、喷水容纳盒;41、喷水盒进水口 ；42、喷水盒出水口 ；43、集水环槽。

具体实施方式

[0026]下面结合附图对本发明实施例的船舶动态定位装置进行详细描述。

[0027]图1为本发明实施例的船舶动态定位装置的原理示意图。

[0028]参考图1，本发明提供的船舶动态定位装置包括控制单元、水栗I和出水定位部2。水栗I具有进水口和出水口，控制单元内与水栗I连接，并控制水栗I的转速和转向。出水定位部2包括与水栗I的出水口连接的喷水嘴21，控制单元与喷水嘴21连接并可调节喷水嘴21的出水方向。通过在船舶上设置该船舶动态定位装置，利用水栗I吸水，并通过喷水嘴21喷出，使喷出的水与海水相互作用进而向船舶施加作用力，以平衡船舶所受的风、海水等作用力，使船舶的位置保持在一定范围内，实现船舶的动态定位。通过控制单元和出水定位部2调节喷水嘴21的喷水方向可以适应风和海水的变化，保证动态定位效果。

[0029]该船舶动态定位装置可设置在船体底部，喷水嘴21伸出船体的侧壁。当然，也可以将喷水嘴21设置在船体底部，使喷水嘴21能够360°转向。

[0030]具体地，控制单元用来在整体上控制该船舶动态定位装置。水栗I上设置有出水口和进水口，水栗I在动力装置(电动机等)的作用下，可将海水从进水口吸入，并将吸入的海水以一定的压力和流量从出水口喷出以形成调整船舶动态定位装置的动力。水栗I与控制单元相连，通过控制单元可进一步控制水栗I的转速和转向，使操作人员可随时通过控制单元调整水栗I来调整输出海水的压力和流量，从而完成对船舶动态定位装置的调整，使船舶处于平稳状态。

[0031]控制单元还可以采集风速、海水流动速度等数据，以及从卫星得到的卫星定位数据，以及需要定位的位置等数据，并根据这些数据计算出各个喷水嘴21的出水方向、出水流量和出水压力等数据，根据这些需求调整各各项执行机构的参数，如水栗I转速、转向、喷水嘴21喷水的方向等。通过不断地计算调整，使定位需求的位置同船只所处在的位置差值越来越小，最终达到将船只维持在某个位置附近的目的，一般来说，对于船舶的定位需要只要维持在直径数米范围内的一个圆内即可。

[0032]在本发明实施例中，出水定位部2主要包括与水栗I的出水口连接的喷水嘴21以及出水管22，出水管22与水栗I上的出水口连接，喷水嘴21与出水管22通过方向控制组件连接在一起，控制单元与方向控制组件连接，并可通过调整方向控制组件来调整喷水嘴21的出水方向。出水管22连接水栗和喷水口，能够承受一定的压力，同时为了保证水栗到输水口之间水的压降较小，输水管路尽量做的平滑。

[0033]优选地，方向控制组件为可在水平面内360度转动，这样可保证能够从任意角度调整该船舶动态定位装置，从而在最短的时间内将船舶调整至稳定状态，且适应不同的环境。同时，喷水嘴21的喷口形状可为任意形状，本发明不做限定。当然，方向控制组件可以仅在一定角度范围内转动，通过设置多个喷水嘴21来满足使用需求。

[0034] 同时，出水定位部2还包括出水阀23，出水阀23设置在出水管22上，而且位于对应的出水口与喷水嘴21之间，控制单元还与出水阀23连接，并可以控制出水阀23的开度。这样设置可以根据需要控制出水管22的通断，且能够准确地控制喷水嘴21喷出水量的速度和流量，从而能够精准地实现对于船舶动态定位装置的控制。在一些替代性实施例中，出水阀23可为节流阀等可节流截面或节流长度以控制流体流量的阀门元件，而且，可将节流阀与单向阀并联组合成单向节流阀，即可实现防止水流倒流的目的，防止海水在出水管22路中倒流，影响喷水嘴21的实际使用效果，造成不必要的动力损失。

[0035]图2为本发明的方向控制组件实施例一的示意性结构图；图3为图2所示的方向控制组件实施例一的主视图；图4为图2所示的方向控制组件实施例一的左视图。

[0036]结合参考图2至图4，本发明实施例提供的方向控制组件主要包括铰轴24和伸缩驱动件25，该铰轴24的第一端固定连接在喷水嘴21上，该伸缩驱动件25与铰轴24的第二端铰接，而且伸缩驱动件25的伸缩可驱动铰轴24转动，从而带动喷水嘴转动。铰轴24的第二端上固定连接有连接板26，伸缩驱动件25铰接在该连接板26上。

[0037]具体地，在船体结构上开设有通孔，该铰轴24穿过该通孔，铰轴24的第一端刚性地与喷水嘴21连接，铰轴24的第二端刚性地与连接板26连接。为了保证连接强度，特别地，在喷水嘴21的上下两端相对应的位置均设有铰轴24，以使喷水嘴可以以铰轴24为轴转动。在连接板26上连接有铰轴24的一侧还设置有一小段连接轴，在连接轴远离连接板26的一端，开设有可供开口销穿过的开口销孔，伸缩驱动件25的一端与连接轴相连并通过开口销做轴向定位，防止连接板26从伸缩驱动件25上脱离。伸缩驱动件25的另一端通过销轴或其他连接件，可枢转地连接于船体结构上。伸缩驱动件25可为液压缸，当液压缸的活塞杆伸出时，由于其活塞杆的头部与连接板26为铰接，所以活塞杆的伸缩可带动连接板26转动，与连接板26刚性连接的竖向销轴即可随着连接板26的转动而带动喷水嘴21转动。当需要调整喷水嘴21的方向时，可通过控制单元调整伸缩驱动件25的动作来完成对喷水嘴21的调整。在其他的一些实施例中，伸缩驱动件25也可为或其他驱动装置。

[0038]图5是本发明实施例二的方向控制组件示意性原理图。如图2所示，在一些替代性实施例中，方向控制组件还可由进水容纳盒3、喷水容纳盒4和驱动机构构成。具体地，进水容纳盒3具有容水腔、进水盒进水口 31和进水盒出水口 32，而且出水管22通过进水盒进水口31与容水腔连通。之所以设置进水容纳盒3，是为了使方向控制组件可容纳一定的海水，以使有足够多的海水被输送至喷水嘴21，将海水以一定的速度和流量喷出，从而将船舶定位。海水被水栗I吸入后，经过进水盒进水口31进入容水腔内，再通过进水盒出水口32进入喷水容纳盒4。特别地，进水盒出水口 32设置在进水容纳盒3的底部。

[0039]喷水容纳盒4与进水容纳盒3之间沿着高度方向间隔设置，进一步地，喷水容纳盒4位于进水容纳盒3的下方。喷水容纳盒4的顶部设置有集水环槽43，喷水盒进水口 41位于集水环槽43内，集水环槽43有利于收集进水容纳盒3输出的水，使其进入喷水容纳盒4内。喷水容纳盒4包括喷水盒进水口 41和喷水盒出水口 42，喷水盒进水口 41被设置在喷水容纳盒4的顶部，并且与进水盒出水口 32相对应地设置，喷水盒进水口 41和进水盒出水口 32相连通。

[0040]在喷水盒出水口 42上安装有喷水嘴21，驱动机构同样连接在喷水容纳盒4上，用来驱动喷水容纳盒4转动，也就是说，驱动机构可驱动设置在喷水盒出水口 42上的喷水嘴21调节方向，以使喷水嘴21可向不同的方向喷水，从而通过喷水嘴21喷出的海水的反作用力，驱动船舶动态定位装置运转，完成对船舶的调整。

[0041]需说明的是，为保证出水压力，进水容纳盒3和喷水容纳盒4外设置密封罩等结构，以防止水栗I输出的水压流失。

[0042]在本发明实施例中，驱动装置可包括驱动件和传动轴，其中，传动轴的一端与驱动件相连，传动轴的另一端与喷水容纳盒4相连，并可带动喷水容纳盒4转动。驱动装置可以是步进电机，也可以是其他能够精确控制的驱动装置。这样是为了能够精确地控制喷水嘴21的方向，从而能够精确地控制船舶动态定位装置的方向，也就可以精确地控制船舶的位置。

[0043]为了能够从多个方向控制船舶动态定位装置，在水栗I的周围还设置有多个出水口，而且每个出水定位部2的数量与出水口的数量相等，并——对应地连接在一起。优选地，水栗I的出水口为四个，四个出水定位部2沿着船体结构的对角线向外设置，这样可以更加方便地使操作人员从四个方向控制该船舶动态定位装置。在替代性实施例中，水栗I的出水口可为沿着水栗I周向均匀设置的多个，但是如果出水口过多也会使得水栗I向单个出水口所供应的水量相应减少，容易影响喷水嘴21的喷水效果。

[0044]当然，也可通过设置多个水栗I来抵消上述实施方式的影响。多个水栗I均设置有至少一个出水口，而且，各个水栗I的出水口与其他水栗I的出水口相连通，这样不仅保证了水栗I向各个出水口的供水量，也增大了单方向的供水量，更重要的是可实现单方向的快速调节。同时，为了实现单方向的快速调节，也可在多个水栗I的出水口再设置一个水栗I，进一步增大该装置在此方向上的调节能力。多个水栗I的出水口也可以与其他水栗I的出水口方向不同，通过多套控制单元分别控制多个水栗I，从而可以实现在特定方向的微调。进一步地，设置多个水栗I的目的在于，可以是该船舶动态定位装置按照目前的DP等级进行冗余备份，如果其中一组吸水、喷水结构损坏也不会导致整个船只失去定位能力。

[0045]本发明实施例还提供了一种船，包括船身以及在船身上设置的船舶动态定位装置，该船舶动态定位装置为如前任一实施例中的船舶动态定位装置。

[0046]本发明的船舶动态定位装置具有如下效果:

[0047]通过在船舶上安装该船舶动态定位装置，可有效地解决海上船舶的定位系统造价高，维护使用困难，原理复杂的问题，节约成本，而且结构简单。更重要的是，该船舶动态定位装置是通用的，适用于任何海上工程船舶，极大地解决不同船只对于定位装置的需求问题。同时，本发明提供的船舶动态定位装置还可用于调整船艏的朝向，或者实现跟踪、循迹等功能。

[0048]以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。