技术领域
[0001] 本
发明涉及操纵浮动船只、
船舶和船的操纵领域，并且尤其涉及操纵浮动船只，特别是
拖网渔船。
背景技术
[0002] 在过去的几十年中，拖网渔船的尺寸已经增加，从具有很少船员的相对较小的船到可以在海上航行数周的大型工厂拖网渔船。
[0003] 尽管船的尺寸增加了，但是操纵船的原理基本相同。增加了自动驾驶系统，但是推进主要是由
发动机和螺旋桨完成，而操纵主要是由
舵完成。
[0004] 确实，某些拖网渔船和其他类型的船只已经配备有侧向螺旋桨和/或方位
角螺旋桨或其他推进装置，但是，自从开发舵盛行以来已然很久。
[0005] 舵是用于操纵船的简单且可靠的装置。今天，其联接至自动驾驶装置，该自动驾驶装置根据设定航向来设定舵的
位置。如果航向被改变或检测到与设定航向偏离，自动驾驶装置将改变舵的位置，以将船带至所需航向。
[0006] 由于
水流和
风浪影响，最经常发生与设定航向偏离。
[0007] 当舵沿着船的纵向轴线笔直指向时，其相对于
海水几乎不产生阻
力。但是，当船转动时，舵将相对于船设置成一定角度。这实质上增加了阻力，并且角度越大，则阻力将越大。阻力增加导致燃油消耗增加。
[0008] 拖网渔船的尺寸增加要求舵的面积增加。舵越大导致阻力越大。反过来，这需要更多的动力来克服阻力。
[0009] 拖网期间的操纵由于速度相对较低，只有几节，因此需要舵的特别大的角度。拖网期间燃油消耗已经很高，而舵阻力将进一步增加燃油消耗。
[0010] 在拖网期间，对称拖网被认为是非常重要的。通过在经线(即拖网渔船和拖网
门之间延伸的线)中保持均匀的
张力，可以最好地实现对称。如果经线的张力不同，则拖网通常将不对称，并且拖网的开口也不是最佳的。通过对经线中的一个进行放出或卷起以增加或减少其长度来调节张力。
[0011] 有许多技术用于确定经线的张力和长度，以及用于实现最佳
捕鱼的
自动调节。在NO 302391中示出了一个示例，其在确定正确的经线长度时考虑水流。
[0012] 通过在拖网期间将拖网
块向内移动来避免经线被
冰损坏也是一种已知技术。拖网块设置在拖网渔船的船尾并确定经线在哪一点离开船。如果海中有冰，则该点不应太靠近船的侧面，因为沿着船的侧面移动的冰会趋于立即向船尾向内移动。因此，拖网块向船的中心稍微移动了一点，那里的冰不太容易游荡。
[0013] GB 2007181描述了这样的冰吊架，其主要用于使牵引线不与冰
接触。吊架不能安全地放置在图中所示极端位置之间的中间位置。因此，使用这些吊架来使船只转动仅限于航向的实质性变化。该技术无法方便地用于较小或更精确的航向改变，并且当然不能保持稳定的航向。
[0014] DE1126271示出了一种系统，该系统具有通过移动承载牵引线中的一个或两个的一个或多个块而影响船只的航向的可能性。但是，没有描述操纵单元。这意味着，块的移动很可能是手动完成的并且达到了船长认为足以改变航向的程度。这样的手动移动是非常不准确的，并且船长将不得不频繁地来回移动块以保持正确的航向正确。
[0015] 此外，在DE1126271中，未考虑牵引线的张力变化。当块移动时，线材中的张力将改变，这可能既使拖网偏斜又改变了船只的航向。本发明考虑到这一点并在需要时设法调节张力。
发明内容
[0016] 本发明的主要目的是减少拖网期间拖网渔船的
燃料消耗。为此，本发明减小了舵的阻力。为了减小舵的阻力，本发明减少或消除了将舵相对于船的纵向轴线设定成一定角度的必要性。
[0017] 对此的解决方案是利用使拖网块的位置侧向和/或纵向移动的可能性使得经线的张力不对称地作用在船上并且将拖网块移动
致动器联接至操纵单元，例如自动驾驶装置，使得自动驾驶装置可以控制拖网块的侧向和/或纵向位置并可以利用这来操纵船。
[0018] 更具体地，这是通过一种用于操纵浮动船只的装置来实现的，其具有对舵偏转的减少需要或不需要舵偏转，该船只牵引负载，诸如拖网，该负载包括联接到所述船只甲板上的相应绞车的至少两根牵引线，以及位于船只的后端部的至少两个块，相应牵引线在该至少两个块上延伸，块中的至少一个可横向于船只的纵向轴线和/或沿船只纵向移动；一个或多个可移动块的位置限定了来自牵引线的张力的冲击点，其特征在于，该装置还包括操纵单元，操纵单元适于接收来自
导航系统的输入，并且所述操纵单元联接到致动器，该致动器可横向于船只的纵向轴线和/或沿船只纵向移动一个或多个块，以改变张力围绕船只的旋转中心的力矩，并且在于，操纵单元配备有计算单元，该计算单元检测一个或多个牵引线的张力并根据在船只上的张力计算出力矩，从而使操纵单元适用于使用所述力矩中的变化来操纵船只，在于，操纵单元联接到所述绞车中的至少一个，并适于卷出或卷入牵引线以减小或增加联接至所述绞车的牵引线中的张力，并且在于，操纵单元进一步联接到船只上的舵，使得如果需要的话，操纵单元引发舵偏转，该舵偏转与块的移动并行工作以实现船只的所需航向和对地航线。
[0019] 在具有至少两个块的
实施例中，计算单元将优选地根据检测到的张力和至少一个块的移动来计算所得力矩的变化。
[0020] 在另一实施例中，在给定情况下，每个牵引线通过卷入或卷出线而保持相等的长度或张力，从而计算单元联接至绞车中的至少一个上的致动器以卷入或卷出线。
[0021] 在又一实施例中，计算单元适于卷入或卷出在已移动的块上延伸的牵引线以增加或减小该线中的张力，以获得可能需要的相等或不同的张力。
[0022] 在替代或补充的另外的实施例中，计算单元适于在船只的与已移动的块相反的一侧卷入或卷出牵引线，以增加或减小该线中的张力。
[0023] 在可选实施例中，计算单元还检测牵引线相对于船只的纵向轴线的角度。如果角度在牵引期间显着变化，则这可能是有利的。角度的检测可以是水平角度和竖直角度两者。
[0024] 在优选实施例中，计算单元确定可移动块的组合横向和/或纵向移动，该移动导致用于操纵船只的所需的力矩。通过能够移动多于一个块，可以实现更大范围的力矩。
[0025] 本发明的目的还通过一种操纵浮动船只的方法来实现，其具有对舵偏转的减少需要或不需要舵偏转，其中，船只牵引负载，诸如拖网，并且其中，联接到所述船只的甲板上的相应绞车的至少两个牵引线在船只的后端部处的至少两个块上延伸，一个或多个块中的至少一个可横向于船只的纵向轴线和/或沿船只纵向移动；可移动块限定了来自牵引线的张力的冲击点，其特征在于，船只具有操纵单元，操纵单元联接为接收来自导航系统的输入，这些输入中的一个是船制的所需航向和/或对地航线；操纵单元包括计算单元，计算单元重新计算航向对力矩的变化，该力矩将导致航向和/或对地航线的必要变化以实现所需航向和/或对地航线；在于，计算来自牵引线的张力；在于，计算一个或多个块中的至少一个的导致所需力矩的横向或纵向移动；并且在于，操纵单元向致动器发送
信号，该致动器将块移动一段距离，从而提供所需力矩；并且在于，操纵单元联接至绞车中的至少一个以实现卷出或卷出牵引线以减小或增加联接至所述绞车的牵引线中的张力；并且在于，如果需要，操纵单元进一步联接至在船只上的舵，以提供舵的偏转以实现船只的所需航向和/或对地航线。
[0026] 在可选实施例中，计算单元还检测牵引线相对于船只的角度，优选地相对于水平轴线和竖直轴线的角度。
[0027] 在替代实施例中，当块中的至少一个沿船只纵向和/或横向于船只移动时并且船只相对于牵引线的方向转动时，由所述张力的横向于所述船只的的力分量以及在张力的冲击点与船只的旋转中心之间的臂所产生的力矩被连续计算，所述臂被连续地调节以获得所需力矩。
附图说明
[0028] 现在将参考附图中所示的实施例更详细地描述本发明，其中：
[0029] 图1示出了从上方看的具有拖网的拖网渔船，
[0030] 图2示出了从尾部看的拖网渔船的第一实施例，
[0031] 图3示出了从尾部看的拖网渔船的另一实施例，
[0032] 图4示出了图1的细节，示出拖网渔船，
[0033] 图5示出了用于获得来自拖网的力的冲击点的变化的替代实施例，以及[0034] 图6示出了当船只转动时图5的实施例。
具体实施方式
[0035] 图1示出了拖网渔船1。拖网渔船具有一对拖网绞车2、3。通常还有另外的绞车，但是为了说明本发明，仅示出了两个。
[0036] 在拖网渔船1的船尾处是一对拖网块4、5。一对经线6、7从每个绞车2、3在相应的拖网块4、5上延伸到相应的拖网门8、9。拖网门联接到拖网网具10的相应翼端部。
[0037] 拖网渔船具有
驾驶室或船桥11。在驾驶室11内示出了操纵单元(以下以自动驾驶装置为例)12。自动驾驶装置12联接至舵(未示出)和发动机(未示出)。其从导航系统接收输入，该导航系统通常是基于卫星的(例如GPS)，但也可能包括指南针。
[0038] 以上全部是
拖网捕捞领域中的常识，并且细节对于技术人员而言是众所周知的。
[0039] 图2示出从第一实施例中的尾部观看的拖网渔船1。示出了螺旋桨13。舵已被省略。
[0040] 拖网坡道14位于船尾处。门架15也位于船尾处。一对拖网块4、5从门架15悬挂。拖网块4、5可以沿门架移动。
[0041] 图3示出了另一实施例，其中拖网块4、5设置在吊架16、17的另一端部。吊架可以在外部位置16'、17'和内部位置16、17之间移动，在外部位置16'、17'处，拖网块4、5位于其相对于船的中心线18的最远位置处，在内部位置16、17处，拖网块4、5处于最靠近中心线18的位置处。这些类型的吊架通常被称为冰吊架，因为它们的目的是移动拖网块远离沿船侧行进的冰。
[0042] 拖网绞车2、3配备有
传感器，该传感器测量旋转绞车的
液压马达(未显示)中的液压，或者如果绞车是电动的，则测量马达的
扭矩。该压力或扭矩对应于相应经线中的张力W1、W2。可能还存在可以更直接地测量张力的传感器。
[0043] 如图1所示，经线中的经线张力W1、W2在拖网块4、5的位置处具有冲击点。当拖网块放置成距船的中心18的距离相等时，张力W1、W2平衡，并且合力W在船上大致笔直向船尾拉动。然而，如图4所示，如果将块4、5设置在距中心18的距离不同的位置处，则合力W将具有相对于船的长度侧向移动的冲击点。这种合力会将船尾拉向一侧。本发明的原理是侧向地和/或纵向地移动拖网块中的一个或两个，以使得合力W也被移动，从而侧向地给出力矢量，如图4中的箭头W’所示。然后，力W’将以距船的中心线的臂25冲击船。然后，该力会将船拉向一侧，并因此使船转动。
[0044] 这在图4中更详细地示出，其示出了图1中的拖网渔船1。在驾驶室11中，示出了联接至自动驾驶装置12的轮或舵盘20。还示出了两个拖网绞车2、3以及两个拖网块4、5。自动驾驶装置12联接至致动器21，该致动器21经由控制线22连接至拖网块中的一个拖网块5。自动驾驶装置12也可以类似方式联接至与另一拖网块4连接的致动器(未示出)。在最简单的实施例中，自动驾驶装置仅联接至一个拖网块5就足够了。然而，优选地是将自动驾驶装置12联接至两个拖网块4、5。
[0045] 致动器21可以是液压致动器或电动致动器12，或者是能够沿箭头23的方向侧向移动拖网块5的任何其他致动器。当然，致动器能够使拖网块5沿相反方向移动，即相对于船1的中心线24向外移动也在本发明的范围内。
[0046] 如果自动驾驶装置12确定要改变船1的对地航向，例如朝着左舷侧，则其可以使右舷拖网块5向船1的中心，即更靠近中心线24，如附图标记5'所示。这将使合力W也朝着左舷侧移动，即移动到W’表示的位置。
[0047] 拖网线材6、7施加在船1上的合力W’从而以臂25冲击中心线24的船左舷。这在船上产生了力矩26，该力矩试图将船只朝左舷移动或转动。通过将左舷拖网块4移离中心线24可以实现相同的效果。
[0048] 如果左舷拖网块4向中心线24移动或右舷拖网块5块远离中心线移动，则船只将沿右舷方向发生移动和/或转动。
[0049] 作为替代，除了侧向移动块中的一个或多个之外，还可以相对于船只纵向移动一个或多个块。该示例示出于图5中。
[0050] 图5示出了处于其初始位置的块5，在该初始位置处，块5与相反的块4距船只1的后端部距离相同。然后，将块5在船只上向前移动一段距离到达位置5'，如由箭头23所示。块5的位置的这种变化还将使拖网线材7的冲击点移动，使得拖网线材如线7′所示从船只1延伸。
[0051] 拖网线材7'将从初始位置7稍微向外移动。由于拖网网具位于船只1的后方几百米处，拖网线材7、7'的角度变化可忽略不计，因此拖网线材7、7'可被视为平行移动。因此，拖网线材7、7'的轻微向外移动还将使拖网线材6、7'的合力稍微向一侧移动，如双箭头25所示，使得合力矢量W将移动到力矢量W'的位置处。这将产生力矩26，该力矩26将使船只的旋转中心向前移动，并还可能稍微横向移动并且作用为使船只1转动。该力矩26小于如果块侧横向移动相同距离的力矩，但是纵向移动块5的技术可以用作侧向移动块的补充或替代。
[0052] 如图5所示，合力的矢量W’的冲击点28也将沿船只的纵向方向上移动到点28'。
[0053] 还可以想到的是，组合块中的一个或多个的侧向和纵向移动。
[0054] 尽管当矢量与中
心轴线24平行时合力矢量的冲击点28'的纵向移动具有有限的效果，但是当船只1开始转动时冲击点的这种纵向移动的确会产生效果。这在图6中示出。
[0055] 如图6所示，合力W'可分解为横向力分量WT'和纵向力分量WL'。这两个分量将趋于使船只围绕旋转中心29转动，但是横向力分量WT’作用在比纵向力分量WL'基本更长的臂30上。船只相对于拖网，即拖网线材6、7的方向转动得越多，则横向力分量WT'就会变得越大，进而作用为转动船只的力矩也就越大。
[0056] 通过调节块5的纵向位置，可以调节在旋转中心和冲击点之间的臂30，以给出船只1转动所需的力动量。例如，当横向力分量WT′以船只中心轴线与拖网线材6、7之间的减小角度增加时，块可以进一步向后移动，以减小臂30，从而使力矩26基本恒定。
[0057] 拖网块中的多于一个侧向和/或纵向移动，或者两个拖网块朝同一侧侧向移动，力W’向同一个侧移动的越多，则船转动得越锐利。可以在不改变舵位置的情况下完成船的这种转动。舵可保持在零位，即与船的纵向轴线平行，或随水流摆动。因此，由舵产生的阻力将不会增加，并且燃料消耗可以保持在同一水平。
[0058] 当拖网块中的一个或多个侧向和/或纵向移动时，拖网线材从船只的船尾到绞车的路径将有所改变。这可能导致船只甲板上的线材的路径更长或更短。可以设置计算单元以考虑路径长度的这种变化，并调整线材的长度以补偿路径长度的这种变化。
[0059] 如图所示，本发明的优选实施例如下工作：
[0060] 联接至使拖网块3、4位移的一个或多个致动器21的自动驾驶装置也接收经线张力值。当自动驾驶装置12确定需要改变航向时，或者是由于船偏离了预期对地航线或者是通过手动或自动输入改变了对地航线时，自动驾驶装置都会计算出将船转动至预期对地航线所需的力矩。自动驾驶装置检查经线中的张力，计算合力W，并确定合力W产生所需力矩所需的臂25或30。如果所需的臂25或30可以通过仅移动一个拖网块4、5而实现，则自动驾驶装置将向适用的致动器21发出信号，以将拖网块4、5中的一个移动与所需臂相对应的距离。
[0061] 如果所需的臂25、30不能通过仅移动一个块4、5而获得，则自动驾驶装置将划分块之间的移动距离并向两个致动器发出信号以使块4、5中的相应一个移动。
[0062] 当到达预期对地航线时，自动驾驶装置将向一个或多个致动器21发出信号，以将已经移动的一个块或两个块4、5移回到合力W在中心线24处冲击船的位置处或者针对纵向移动移回臂30接近零的位置处。
[0063] 根据船只和拖网，还可能发生如下情况：船只不是将船首朝预期航向转动，而是在预定对地航线中侧向或部分侧向“爬行”，但是船首指向不同的方向。这可以完美接受。
[0064] 如果存在横向水流或其他影响，其试图将船从正确对地航线推开，则自动驾驶装置可将块4、5保持在与中心线24不相等的距离处或驳斥在不同的纵向位置处。
[0065] 根据本发明，还可以选择将一个或两个拖网块4、5的侧向和/或纵向移动与舵的角度相结合。如果对地航线变化幅度不能通过移动块4、5来实现，这将尤其方便。在这种情况下，所需的舵偏转将比如果只能由舵来完成对地航线变化的情况小得多。
[0066] 如果船具有方位角
推进器、吊舱或其他操纵装置，而不是舵，则将这些装置将
定位成在水中提供最小阻力。
[0067] 尽管在牵引过程中，经线6、7中的张力理想情况下应该相等，但是可能会发生张力不相等的情况。自动驾驶装置必须考虑到这一点。相等张力的偏差可能会导致船的航向改变或由对受牵引设备施加的力不同而引起。传统上，这通过对准绞车系统中的张力(通常由液压表示)来抵消，即实际上是通过放出或卷入经线中的一个来抵消。
[0068] 当船只正向笔直航向但受到侧流或处于缓慢转动时(例如当拖网跟随边缘时)，块中的一个将被移动，例如向内移动。因此，船只将沿着与移动相同的方向转动。这导致弯曲外侧的经线承受更大的张力。同时，弯曲内侧的经线张力降低。这将试图抵消船只的转动。为了防止这种情况，通过卷出线材可以使转弯外侧的经线松弛，和/或可以通过卷入线材来收紧内侧的经线，直到经线具有所需张力为止。自动驾驶装置将联接到绞车上的致动器，以卷入或卷出线材。
[0069] 理想的是，当船只笔直向前移动时，拖网产生的合力应平行于船只的中心线。但是，在某些情况下，它可能与中心线成一定角度。因此，测量经线相对于船的角度是有利的，使得可以考虑合力的冲击。
[0070] 尽管以上描述了拖网渔船的操纵，但是本发明还可以用于操纵在船后方拖动负载的其他类型的船。拖船就是这样的示例。另一个示例是
地震勘测船只。地震勘测船将使仅一根至多根地震
电缆附接。通过使电缆在电缆离开船只之前立即在块上延伸并设置块使得其可以侧向和/或纵向移动，来自电缆的阻力的冲击点可以侧向和/或纵向移动。来自地震电缆的
牵引力通常明显低于拖网的牵引力，但是使用该牵引力作为改变船只航向的手段，可以减少必要的舵偏转，从而减小舵的阻力。
