专利名称：远海人工群岛中的海空港岛的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种海空港岛，特别是一种远海人工群岛中的海空港岛，属于海 洋工程技术领域。
背景技术：
远离大陆的海洋中，往往没有可供人员居住和栖息的岛屿。为海洋捕捞、海底矿 藏开采、科学考察乃至领海主权维护，都带来很多困难和障碍。为此，需要在远海区域人工 建造可供居住、工作、驻守和科学考察的落脚点。由于海洋开发的力度不断扩大，仅建立孤 立的人工岛已经不能满足资源开发和科学探索的需求。这样，建立一个完整的人工群岛建 筑群，就成为十分必要和急需的任务。人工群岛应当由类型各异、功能相互补充支撑的多个 人工岛所组成。同时，借助海洋空间宽阔的优势，各人工岛之间可按必要的间隔距离进行设 置，以避免相互的干扰和不必要的影响。其中，最为重要的是，在远海人工群岛中设置一个 海空港岛，它的功能，是作为普通运输飞机和大型客机的起降场地，以及作为由大陆输运物 资而来的船舶的停靠地和装卸地，再加上军用舰只的驻守点和弹药给养补充仓库。在已有技术中，2009年07月01日公开的、公开号为201264713的“一种景观人 工岛”中国实用新型专利，是一种置于水面的浮动岛，由若干浮动模块通过浮动桥和浮动 走廊相互连接组成，不能用于风高浪急的远海区域。1993年06月02日公开的、公开号为 1072747的“桩基沉井式人工岛海工结构”中国发明专利，其海工结构由圆柱形沉井、钢管 桩、内浇注的混凝土、岛内回填砂、海底防护带、防浪墙、靠船设施组成。它是一种小型的 海上构建，不能制成大型的海空港口型建筑的规模。2002年07月24日公开的、公开号为 1360654的“人工岛、人工岛支撑及建造人工岛的方法”俄罗斯发明专利，是按照覆盖自然植 被的火山岛景色的类型建造的，用于在其中放置油/气生产和提炼设备，不具备海空运输 的功能。2003年02月12日公开的、公开号为2535443的“钢制框架围堰式人工岛”中国实 用新型专利，是一种滩海油田勘探开发配套海工设施，可作为钻井采油井场使用的钢质框 架围堰式人工岛，包括框架围堰、防浪壁、回填土，也不具备海空港口型构建的全部效能。
发明内容为了克服已有技术的不足，本实用新型提供一种远海人工群岛中的海空港岛。这 种海空港岛的主要功能，是作为整个人工群岛建筑中的机场和码头，是空港和海港的综合 体。它承担整个人工群岛建筑群的人员进出和货物吞吐的口岸任务。同时，也为军事人员 和科学考察人员提供驻守地和作业基地。本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案如下。本实用新型包括上层甲板， 14个重力式平台单元，塔台，下潜通道。其中，每个重力式平台单元由混凝土底座、三个稳定 立柱和上部钢结构组成；混凝土底座直径为140米，由18个预制成中空结构的混凝土圆柱 体组成，中空部分可储存淡水或其他液体，每个稳定立柱由钢筋混凝土制成，直径为6米， 均勻安插在混凝土底座上，形成一个边长为50米的等边三角形，三角形中心与混凝土底座中心重合，以均勻承载上部钢结构支承的负载。上部钢结构为直径150米的圆形多层桁架 与平板焊接而成的构建。它通过稳定立柱的支承，固定在混凝土底座上上层甲板由20个分块相互焊接成“十”字型结构，“十”字型结构中间竖直部分是 一个3200X400米的矩形，由12个矩形分块组成。其中，上下两端分块的上表面尺寸均为 400X100米，端部有半径10米的圆角。其余十个分块的上表面尺寸均为400X300米。在 “十”字型结构的水平方向，左右对称分别向外拓展四个分块。其中，左端和右端为半径200 米的半圆形分块。其余是上表面尺寸依次为400 X 100米、400 X 300米、400 X 100米的矩形 分块。上层甲板的20个分块厚度均为1米，分别由多层桁架与厚度为10厘米的A3钢板焊 接而成。12个上表面尺寸为400X300米矩形分块的下表面分别与一个重力式平台单元固 接。两个半径为200米半圆形分块的下表面也分别与一个重力式平台单元固接。塔台置于 上层甲板右端半圆形分块的半圆圆心上，以供指挥飞机起降和舰船停靠、装卸、出港，它同 时也是雷达天线的设置点。下潜通道置于上层甲板左端半圆形分块的半圆圆心上，直径为 4米，作为潜水器的下潜通道和上浮通道。在上层甲板“十”字型结构竖直部分的中央，长3000米、宽300米的部位作为海空 港岛的机场跑道。因此，上层甲板1的“十”字型结构竖直部分的取向，应当与当地常年风 向基本吻合。若该海空港岛设置在中国南海区域，考虑到常年的东北信风的气候条件，该海 空港岛上层甲板的长轴应取向为正东偏南30°，以免飞机起飞和着落时经受不必要的侧向 风干扰。上层甲板除机场跑道以外的部位，是围绕着机场跑道周围的四条边沿，再加上在 该“十”字型结构的水平方向的八个分块，组成的一个中间竖直部分为中空、水平部分为实 心的一个“十”字型，是运输车辆的通行道路。车辆运输将机场、码头和科考船泊地联系在 一起，形成一个整体系统。本实用新型提供的海空港岛技术，适于建造在水深15-300m的海区。所采用的混 凝土应按照水-水泥比值较低的标准选取材料。混凝土是碱性材料，为防止腐蚀，所选用的 钢筋应进行钝化处理。本实用新型提供的海空港岛，可以依托天然岛礁建造；也可完全脱离岛礁、以人工 桩基为支撑建造。远海人工群岛中的海空港岛的施工分两个阶段，前阶段在干坞中进行，后 阶段在可避风浪的深水区进行。施工程序是；在干坞中建造混凝土底座，至预定高度后向干 坞中灌水，把已建成的混凝土底座连同起重设备一起浮运至可避风浪的深水区，并牢牢系 泊，再建造稳定立柱，直至混凝土工程全部完成后，向混凝土底座的内部灌水，使其整体下 沉，然后将预制的上层甲板的分块和上部钢结构构件，用驳船运到稳定立柱上，使混凝土底 座排水，稍稍起浮，直至立柱恰好顶在上部钢结构的预定位置。最后把稳定立柱与上部钢结 构牢固地连在一起，形成重力式平台单元后，与上层甲板的分块焊接形成海空港岛组元。最 后，通过焊接上层甲板分块使各组元组成整个远海人工群岛中的海空港岛。远海人工群岛中的海空港岛建设时，应防止重力式平台单元的失稳或压坏。由于 混凝土底座可储存淡水或其它液体，故应考虑由于内外温差所产生的温度应力。远海人工 群岛中的海空港岛要有足够的整体稳定性。混凝土底座周围可设有插入地基的钢制裙板，防止混凝土底座沿海底滑动。此外，每个重力式平台单元的倾斜度，总沉降量及动力效应，各个海空港岛组元上表面的高度和水平倾斜度，都要求不超过海洋工程规范的限值。本实用新型的有益效果是本实用新型提供的远海人工群岛中的海空港岛，符合 远离大陆海区建立具备生活、居住、考察、军事的多功能人工群岛中的海港/空港联合体的 各种需求。它可以用作飞机起降和驻守的基地，也可为军舰的系泊和留驻提供永久的场 所。它是军用/民用物资的永久性巨型吞吐口和转运地。本实用新型上层甲板采用“十”字 型结构，建设成本低廉，结构永久坚牢，抗攻击能力强，日常的维护经济简便。与传统的航母 相比，不需要航空母舰所必需的动力推进系统，避免了航空母舰特有的技术难点。本实用新 型具有重大的科学研究价值，也具有重大的产业应用前景和重大的军事国防价值，有明显 的经济效益和社会效益。
图1是本实用新型海空港岛的俯视示意图。图2是本实用新型海空港岛的重力式平台单元的结构示意图。图中，1是上层甲板，2是重力式平台单元，3是混凝土底座，4是稳定立柱，5是上部 钢结构，6是塔台，7是下潜通道。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的具体实施作进一步描述。如图1，图2所示，本实用新型包括上层甲板1，14个重力式平台单元2，塔台6， 下潜通道7。其中，每个重力式平台单元2由混凝土底座3、三个稳定立柱4和上部钢结构 5组成；混凝土底座3直径为140米，由18个预制成中空结构的混凝土圆柱体组成，中空部 分可储存淡水或其他液体，每个稳定立柱4由钢筋混凝土制成，直径为6米，均勻安插在混 凝土底座3上，形成一个边长为50米的等边三角形，三角形中心与混凝土底座3中心重合， 以均勻承载上部钢结构5支承的负载。上部钢结构5为直径150米的圆形多层桁架与平板 焊接而成的构建。它通过稳定立柱4的支承，固定在混凝土底座3上。上层甲板1由20个分块相互焊接成“十”字型结构，“十”字型结构中间竖直部分 是一个3200X400米的矩形，由12个矩形分块组成。其中，上下两端分块的上表面尺寸均 为400X 100米，端部有半径10米的圆角。其余十个分块的上表面尺寸均为400X300米。 在“十”字型结构的水平方向，左右对称分别向外拓展四个分块。其中，左端和右端为半径 200米的半圆形分块。其余是上表面尺寸依次为400X 100米、400X 300米、400X 100米的 矩形分块。上层甲板1的20个分块厚度均为1米，分别由多层桁架与厚度为10厘米的A3 钢板焊接而成。12个上表面尺寸为400X300米矩形分块的下表面分别与一个重力式平台单元 2固接。两个半径为200米半圆形分块的下表面也分别与一个重力式平台单元2固接。塔 台6置于上层甲板1右端半圆形分块的半圆圆心上，以供指挥飞机起降和舰船停靠、装卸、 出港，它同时也是雷达天线的设置点。下潜通道7置于上层甲板1左端半圆形分块的半圆 圆心上，直径为4米，作为潜水器的下潜通道和上浮通道。在上层甲板1 “十”字型结构竖直部分的中央，长3000米、宽300米的部位作为海空港岛的机场跑道。因此，上层甲板1的“十”字型结构竖直部分的取向，应当与当地常年风向基本吻合。若该海空港岛设置在中国南海区域，考虑到常年的东北信风的气候条件，该 海空港岛上层甲板1的长轴应取向为正东偏南30°，以免飞机起飞和着落时经受不必要的 侧向风干扰。上层甲板1除机场跑道以外的部位，是围绕着机场跑道周围的四条边沿，再加上 在该“十”字型结构的水平方向的八个分块，组成的一个中间竖直部分为中空、水平部分为 实心的一个“十”字型，是运输车辆的通行道路。车辆运输将机场、码头和科考船泊地联系 在一起，形成一个整体系统。本实用新型提供的海空港岛技术，适于建造在水深15-300m的海区。所采用的混 凝土应按照水-水泥比值较低的标准选取材料。混凝土是碱性材料，为防止腐蚀，所选用的 钢筋应进行钝化处理。本实用新型提供的海空港岛，可以依托天然岛礁建造；也可完全脱离岛礁、以人工 桩基为支撑建造。远海人工群岛中的海空港岛的施工分两个阶段，前阶段在干坞中进行，后 阶段在可避风浪的深水区进行。施工程序是；在干坞中建造混凝土底座3，至预定高度后向 干坞中灌水，把已建成的混凝土底座3连同起重设备一起浮运至可避风浪的深水区，并牢 牢系泊，再建造稳定立柱4，直至混凝土工程全部完成后，向混凝土底座3的内部灌水，使其 整体下沉，然后将预制的上层甲板1的分块和上部钢结构5构件，用驳船运到稳定立柱上， 使混凝土底座3排水，稍稍起浮，直至立柱4恰好顶在上部钢结构5的预定位置。最后把稳 定立柱4与上部钢结构5牢固地连在一起，形成重力式平台单元2后，与上层甲板1的分块 焊接形成海空港岛组元。最后，通过焊接上层甲板1分块使各组元组成整个远海人工群岛 中的海空港岛。远海人工群岛中的海空港岛建设时，应防止重力式平台单元2的失稳或压坏。由 于混凝土底座3可储存淡水或其它液体，故应考虑由于内外温差所产生的温度应力。远海 人工群岛中的海空港岛要有足够的整体稳定性。混凝土底座3周围设有插入地基的钢制裙 板，防止混凝土底座沿海底滑动。此外，每个重力式平台单元2的倾斜度，总沉降量及动力 效应，各个海空港岛组元上表面的高度和水平倾斜度，都要求不超过海洋工程规范的限值。
权利要求一种远海人工群岛中的海空港岛，包括上层甲板(1)、14个重力式平台单元(2)；其特征是，每个重力式平台单元(2)由混凝土底座(3)、三个稳定立柱(4)和上部钢结构(5)组成；混凝土底座(3)由18个混凝土圆柱体组成，由钢筋混凝土制成的三个稳定立柱(4)均匀安插在混凝土底座(3)上，形成等边三角形，三角形中心与混凝土底座(3)中心重合，上部钢结构(5)为圆形多层桁架与平板焊接构成，通过稳定立柱(4)，固定在混凝土底座(3)上；上层甲板(1)由20个分块相互焊接成“十”字型结构，“十”字型结构中间竖直部分是一个3200×400米的矩形，由12个矩形分块组成，其中，上下两端分块的上表面尺寸均为400×100米，端部有半径10米的圆角，其余十个分块的上表面尺寸均为400×300米；在“十”字型结构的水平方向，左右对称分别向外拓展四个分块，其中，左端和右端为半径200米的半圆形分块，其余是上表面尺寸依次为400×100米、400×300米、400×100米的矩形分块；上层甲板(1)的20个分块厚度均为1米，分别由多层桁架与厚度为10厘米的A3钢板焊接面成；12个上表面尺寸为400×300米矩形分块的下表面分别与一个重力式平台单元(2)固接；两个半径为200米半圆形分块的下表面也分别与一个重力式平台单元(2)固接；塔台(6)置于上层甲板(1)右端半圆形分块的半圆圆心上，下潜通道(7)置于上层甲板(1)左端半圆形分块的半圆圆心上。
2.根据权利要求1所述的远海人工群岛中的海空港岛，其特征是所述的混凝土底座 (3)直径为140米，每个混凝土圆柱体都预制成中空结构，内部储存淡水或其他液体，每个 稳定立柱⑷的直径为6米，三个稳定立柱(4)形成的等边三角形边长为50米，上部钢结 构(5)直径为150米。
3.根据权利要求1所述的远海人工群岛中的海空港岛，其特征是所述的下潜通道(7) 的通道直径为4米；混凝土底座(3)周围设有插入地基的钢制裙板。
专利摘要远海人工群岛中的海空港岛，属于海洋工程技术领域。包括上层甲板、14个重力式平台单元。上层甲板是由18个尺寸不同的矩形分块和两个半圆形分块组成的“十”字形结构，在12个尺寸相同的矩形分块和两个半圆形分块下表面分别固接着重力式平台单元。重力式平台单元是由18个混凝土圆柱体组成的混凝土底座、均匀安插在混凝土底座上的三个稳定立柱和由圆形多层桁架与平板焊接构成的上部钢结构组成的。本实用新型作为整个人工群岛建筑中的机场和码头，是空港和海港的综合体。它承担整个人工群岛建筑群的人员进出和货物吞吐的口岸任务。同时，也为军事人员和科学考察人员提供驻守地和作业基地。
文档编号E02B17/00GK201704681SQ20092031806
公开日2011年1月12日 申请日期2009年12月22日 优先权日2009年12月22日
发明者任龙飞, 马捷 申请人:上海交通大学