专利名称：海中城市型人工群岛的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种人工群岛，特别是一种海中城市型人工群岛，属于海洋工程 技术领域。
背景技术：
在远离大陆的海洋中，特别是类似中国南海的既远离大陆又属于我国领海的地 区，非常需要各类作业人员和机关的长期驻在，以及军事人员的长期驻守。但是，此类海区 往往没有可供人员驻扎、居住和从事作业的岛屿，即使偶尔存在零星的岛礁，也是露水面积 狭小、地质结构松散的礁石，随着潮汐运动，往往在一天中的若干时段完全淹没在水中。要 在此类海区建立人口达到一定数量的城市，必须通过建造人工群岛的途径来实现，以造成 一个分布在指定海区、由各种功能岛组成的人工群岛，即海中人工城市。此类海中城市型的人工群岛，适于建在军事上具有战略意义的位置，选址于大型 石油钻井平台群附近，尽量选取有若干天然岛礁分布的海区，以便于为石油钻井、石油采 集，石油储存转运作业服务，并提供人员居住的场所。同时，也方便于依赖天然岛礁及其周 围地质构造来建造人工群岛。这种海中城市型人工群岛，应具有一个城市的全部功能。同时，它必须具备海上运 输、空中运输所必不可少的地面设施。它必须具备足够的仓储功能，为各类人员提供相当长 时间的给养，为生产设备和军事装备提供相当长时间的备品材料和消耗品。此外，它也必须 具有充足的电力生产能力，以供自用和周围邻近海区的需要。一家迪拜房地产资源规划局背景的网站上，发布消息称，迪拜打算造一个人工群 岛，以纪念迈克尔·杰克逊。设想的人工群岛的轮廓是迈克尔·杰克逊的肖像。效果图中 的“迈克尔·杰克逊”是迈着经典的舞步，与迪拜的“世界地图群岛”、“巨大棕榈树人工岛” 等相映成趣。而这里说及的“迈克尔 杰克逊纪念群岛”、“世界地图群岛”和“巨大棕榈树 人工岛”，都是观赏性的小型人工岛，远不具备城市的功能。后来，又有网页上的消息说，在位于俄罗斯索契附近的黑海水域，设想建设一个 “迷你俄罗斯”人工群岛，作为2014年冬季奥运会举行期间的各国运动员的宿营地。它也不 属于城市型群岛的类型。迄今为止，未见任何与人工群岛相关的专利发表。 发明内容为了克服已有技术的不足，本实用新型提供一种海中城市型人工群岛。这种人 工群岛，靠近石油采集平台和石油钻井平台，它具有自己的核电站和淡水生产站，又与 FPSO(浮式生产储油装置)的停泊位置接近，便于将采集和初制的石油通过输油管线传送 到石油转运码头。这种人工群岛具有自己的排污处理站，可以方便、完全地化解工业排放 物、生活排放物的污染。这种人工群岛的主岛，是整个人工群岛中居住人数最多的人工岛。主岛是一个综
3合功能岛，它具有仓储的功能，也具有日常消费的功能。它的一部分是渔民区，可以停靠大 量渔船；一部分是居民区，可以建造大量的房屋以安排住房、学校、医院和体育文化设施。它 还为科学考察工作提供了必要的支持和居留条件。主岛与人工群岛中的海空港岛及其它各 功能岛之间，有方便的轮渡穿梭行驶。当主岛与人工群岛中的海空港岛位置接近时，应当修 造永久性的悬索桥加以联结，以方便人员和车辆的通行。在人工群岛中的每一个功能岛上， 都设有一个竖直的潜水通道，可以容纳直径4米的球形潜水器上浮和下潜，以备在风高浪 急时节水面船舶不能航行、直升飞机不能飞行时，作为紧急的交通工具。本实用新型为了实现其功能而采取的技术方案如下。本实用新型包括宿营岛、海空港岛、核电淡水岛、排污岛、主岛。其中，宿营岛、排 污岛和主岛均是多个主岛组元结合并焊接而成的模块式结构。每个主岛组元都由一个重力 式平台单元和一个主岛甲板分块固接组成。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 稳定立柱以等边三角形均勻安插在混凝土底座上，三角形中心与混凝土底座中心重合。上 部钢结构为圆形平板与多层桁架焊接构成，通过稳定立柱，固定在混凝土底座上；每个主岛 甲板分块都是上下表面尺寸为400X400米、厚度为1米的钢质构件，由多层桁架与10厘米 厚的A3钢板焊接而成；核电淡水岛由电站甲板、小水线面立柱、沉垫壳体、横撑组成。电站 甲板是由钢板和钢质桁梁焊接组成的正方形板型结构体，小水线面立柱是钢质柱形空心圆 管，沉垫壳体是钢板与钢质框架焊接成的空心浮体，八根小水线面立柱等分成两组，其一端 分别垂直安装在两只沉淀壳体上，另一端与电站甲板下表面固接。四根横撑的两端分别与 两个沉垫壳体的侧面固接，海空港岛由14个与主岛组元结构相同的港岛组元和六个与主 岛甲板分块结构相同的港岛甲板分块相互焊接成“十”字形结构体；海空港岛通过输油管线 同浮式生产储油装置连接。本实用新型所提供的人工群岛，具体布置应靠近石油钻井平台和石油采集平台 群。宿营岛应尽量处于石油钻井平台和石油采集平台群的中心位置，以方便各平台的工作 人员往返各平台进行作业和休息。海空港岛的机场跑道方向应与当地常年风向基本吻合。 若该人工群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，海空港岛的长轴 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。在靠近石油钻 井平台和石油采集平台群的前提下，海空港岛应特别选择在靠近浮式生产储油装置而又保 持一定距离的位置，以适当减少输油管线长途输运的困难，又避免海空港岛和浮式生产储 油装置相互的运行干扰。主岛应远离海空港岛的位置，以免飞机起降时的啸叫声影响主岛 的居住环境。为了便于人员和物资的运输，此二功能岛的连接线上不应安插其他岛屿。排 污岛的位置，应在节省排污物的运输成本和减少排污岛对其余功能岛的影响之间进行优化 选择。核电淡水岛与其它功能岛，应分列在海空港岛的两侧。同时，核电淡水岛同海空港岛 应保持足够的安全距离。本实用新型的有益效果本实用新型所提供的海中城市型人工群岛，是在远离大 陆的海洋中，特别是类似中国南海的既远离大陆又属于我国领海的地区，为从事各类作业 的人员和机关提供长期驻在地，为军事人员提供长期驻守基地。它可以有效克服此类地区 没有可供人员驻扎、居住和从事作业的困难，即使只有零星的岛礁，而且随着潮汐的下降和 上升，岛礁只有在一天中的若干时段露出水面，也不妨碍本实用新型所提供技术的应用和实施。本实用新型所提供的海中城市型人工群岛，相当于人口达到一定数量的城市，并具有 城市的各种功能。本实用新型具有重大的产业应用前景和重大的军事国防价值，对于科学 研究和考察工作也有重要意义，具有巨大的经济效益，并将对国家的安全和强大，产生积极 的现实作用和深远的历史影响。
图1是本实用新型人工群岛的俯视示意图。图2是本实用新型人工群岛中主岛组元的结构示意图。图3是本实用新型人工群岛中核电淡水岛示意图。图中，1是主岛甲板分块，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是电站甲板，7是小水线面立柱，8是沉垫壳体，9是横撑，10是石油钻井平台， 11是浮式生产储油装置，12是宿营岛，13是海空港岛，14是核电淡水岛，15是排污岛，16是 主岛，17是主岛组元，18是输油管线，19是石油采集平台。
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和图3所示，本实用新型包括宿营岛12，海空港岛13，核电淡水岛14， 排污岛15，主岛16。主岛16是由多个主岛组元17结合并焊接而成的模块式结构。需要扩 大主岛16面积时，可在原有主岛16结构外围，继续拼接主岛组元17，以达到需要的规模，并 容许以后继续多次扩容。每个主岛组元17都由一个重力式平台单元2和一个主岛甲板分 块1组成。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由直径150米的圆形钢板与多层桁架焊接而成。 它通过稳定立柱4的支承，固定在混凝土底座3上。每个主岛甲板分块1都是表面尺寸为 400X400米、厚度为1米的钢质构件，由多层桁架与10厘米厚的A3钢板焊接而成。在焊接 完成的主岛模块式结构的上表面还需建造必要的钢筋混凝土结构物，以增加强度，适应不 同地点不同功能的需要。宿营岛12和排污岛15的结构，与主岛16的结构完全相同，都应该根据需要的面 积采取足够的主岛组元17拼接结合而建造。核电淡水岛14由电站甲板6、小水线面立柱7、沉垫壳体8、横撑9组成。电站甲板 6是由钢板和钢质桁梁焊接组成的正方形板型结构体，表面尺寸为175X 175米，厚度为10 米；小水线面立柱7为钢质柱形空心圆管，直径10米，壁厚50毫米，长度40米；沉垫壳体8 是钢板与钢质框架焊接成的空心浮体，长200米，宽25米，高10米。八根小水线面立柱7 等分成两组，其一端分别垂直安装在两只沉淀壳体8上，另一端与电站甲板6底面固接。四 根横撑4的两端分别与两个沉垫壳体8的侧面固接，横撑9是直径1米的无缝钢管。海空港岛13由14个与主岛组元17结构相同的港岛组元和六个与主岛甲板分块 1结构相同的港岛甲板分块相互焊接成“十”字形结构体。12个港岛组元的港岛甲板分块是表面尺寸为400X300米的矩形，其中，10个港岛组元位于“十”字形结构体中间竖直部 分，两个位于“十”字形结构体的水平方向。2个港岛组元的港岛甲板分块是表面尺寸为半 径200米的半圆形，位于“十”字形结构体的水平方向的左右端。六个港岛甲板分块是表面 尺寸为400X 100米的矩形，两个港岛甲板分块位于“十”字形结构体中间竖直部分的两端； 四个港岛甲板分块位于“十”字形结构体的水平方向。海空港岛13同浮式生产储油装置11 之间，有输油管线18连接，以便在海中输送需要外运的石油。 本实用新型所提供的人工群岛，具体布置应靠近石油钻井平台和石油采集平台 群。宿营岛12应尽量处于石油钻井平台10和石油采集平台19的中心位置，以方便各平台 的工作人员往返各平台进行作业和休息。海空港岛13的机场跑道方向应与当地常年风向 基本吻合。若该人工群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，海空港 岛13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。在 靠近石油钻井平台和石油采集平台群的前提下，海空港岛13应特别选择在靠近浮式生产 储油装置11而又保持一定距离的位置，以适当减少输油管线18长途输运的困难，又避免海 空港岛13和浮式生产储油装置11相互的运行干扰。主岛16应远离海空港岛13的位置， 以免飞机起降时的啸叫声影响主岛16的居住环境。为了便于人员和物资的运输，此二功能 岛的连接线上不应安插其他岛屿。排污岛的位置，应在节省排污物的运输成本和减少排污 岛15对其余功能岛的影响之间进行优化选择。核电淡水岛14与其它功能岛，应分列在海 空港岛13的两侧。同时，核电淡水岛14同海空港岛13应保持足够的安全距离。
权利要求一种海中城市型人工群岛，包括宿营岛(12)、海空港岛(13)、核电淡水岛(14)、排污岛(15)、主岛(16)；其特征在于，宿营岛(12)、排污岛(15)和主岛(16)均是多个主岛组元(17)结合并焊接而成的模块式结构；每个主岛组元(17)都由一个重力式平台单元(2)和一个主岛甲板分块(1)固接组成；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)以等边三角形均匀安插在混凝土底座(3)上，三角形中心与混凝土底座(3)中心重合，上部钢结构(5)为圆形平板与多层桁架焊接构成，通过稳定立柱(4)，固定在混凝土底座(3)上；每个主岛甲板分块(1)都是上下表面尺寸为400×400米、厚度为1米的钢质构件，由多层桁架与10厘米厚的A3钢板焊接而成；核电淡水岛(14)由电站甲板(6)、小水线面立柱(7)、沉垫壳体(8)、横撑(9)组成；电站甲板(6)是由钢板和钢质桁梁焊接组成的正方形板型结构体，小水线面立柱(7)是钢质柱形空心圆管，沉垫壳体(8)是钢板与钢质框架焊接成的空心浮体，八根小水线面立柱(7)等分成两组，其一端分别垂直安装在两只沉淀壳体(8)上，另一端与电站甲板(6)下表面固接；四根横撑(9)的两端分别与两个沉垫壳体(8)的侧面固接，海空港岛(13)由14个与主岛组元(17)结构相同的港岛组元和六个与主岛甲板分块(1)结构相同的港岛甲板分块相互焊接成“十”字形结构体；海空港岛(13)通过输油管线(18)同浮式生产储油装置(11)连接。
2.根据权利要求1所述的海中城市型人工群岛，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 (4)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所述的海中城市型人工群岛，其特征是所述的电站甲板(6)表面尺 寸为175 X 175米，厚度为10米；小水线面立柱(7)直径10米，壁厚50毫米，长度为40米； 沉垫壳体⑶长200米，宽25米，高10米；横撑(9)采用直径1米的无缝钢管。
4.根据权利要求1所述的海中城市型人工群岛，其特征是所述的12个港岛组元的港岛 甲板分块是表面尺寸为400X300米的矩形，其中，10个港岛组元位于“十”字形结构体中间 竖直部分，两个位于“十”字形结构体的水平方向；2个港岛组元的港岛甲板分块是表面尺 寸为半径200米的半圆形，位于“十”字形结构体水平方向的左右端；六个港岛甲板分块是 表面尺寸为400 X 100米的矩形，其中，两个港岛甲板分块位于“十”字形结构体中间竖直部 分的两端，四个港岛甲板分块位于“十”字形结构体的水平方向。
专利摘要海中城市型人工群岛，属于海洋工程技术领域，包括宿营岛、海空港岛、核电淡水岛、排污岛、主岛。宿营岛、排污岛和主岛均是多个主岛组元结合并焊接而成的模块式结构；核电淡水岛由电站甲板、小水线面立柱、沉垫壳体、横撑组成；海空港岛由14个与主岛组元结构相同的港岛组元和六个与主岛甲板分块结构相同的港岛甲板分块相互焊接成“十”字形结构体。本实用新型所提供的海中城市型人工群岛，具体布置应靠近石油钻井平台和石油采集平台群，相当于人口达到一定数量、功能齐全的城市。本实用新型具有重大的产业应用前景和军事国防价值，对于科学研究、考察工作也有重要意义，对国家的安全和强大，产生积极的现实作用和深远的历史影响。
文档编号E02B17/00GK201620406SQ20092031836
公开日2010年11月3日 申请日期2009年12月24日 优先权日2009年12月24日
发明者任龙飞, 马捷 申请人:上海交通大学