海上平台的制作方法

文档序号:4114898阅读:1278来源:国知局
专利名称:海上平台的制作方法
技术领域
本发明涉及人类征服和开发海洋的能长久静处于波涛汹涌海面上的可靠基础载体——海上平台。众所周知,陆地面积仅占地球表面积的百分之二十九,其中又有三分之一多的陆地为人类难以生存的荒漠地带。除此之外,在能适应人类生存的不到地球表面百分二十的陆地面积中,处于海拔六十五米以下的沿海陆地又是目前人类的一个非常重要的经济分布区域;由于人类大量排放可形成温室效应的二氧化碳等气体,造成灾害性气候的增加,就我国而言,黄河、长江的发源流量明显减少,黄河年断流日高达280多天,北方400多个城市严重缺水,北方大面积的沙尘暴频繁出现;就全球而言,南极等地区的冰川加速融化,自从工业革命以来,海面已经升高了二十五厘米,这是一个无可置疑的事实。如果这样继续下去,地球两极的冰帽会全部熔化,海面将上升六五十米左右,这意味着人类目前所使用的非常繁华富饶的一片土地将全部沉入海底,这对人类的生存环境来说无疑是雪上加霜。为了摆脱上述困境,人类除了要控制造成温室效应气体的排放之外,更应向海洋挑战,进而征服海洋,把海洋变成自己更广阔的生存空间。在科技已得到长足发展的今天,人类在微观世界方面已发现了比中子、质子等更深层次的夸克,在生物学方面已绘制出人类基因的全部图谱草图,在航天方面已能飞出地球、飞出太阳系、飞向宇宙的纵深处,在工程方面正在进行长江三峡水电站这样巨型工程的建设以及制成了运算速度达每秒几万多亿次的超级计算机,但在利用海洋方面还基本停留在获取海产品和提供航运方便这样的初级阶段,尤其在利用海洋作为人类另一固定生存空间这个课题上,还基本上是采用围海造田、填海造地这些把海拒之于门外的古老方法;著名的荷兰的拦海大堤和我国的澳门的国际机场都是应用这些古老方法的具体实例。显然这个古老而又昂贵的方法是难以适应海面逐年上升的严俊事实,更不能适应于深海区域;尽管在这个方面目前还没有取得多大的进展,可人类为此也还是作了不懈的努力,根据中央电视台第七频道科技影视长廊节目中报道海上城市设计方案之一的漂浮式平台的结构可以知道,其中的一种海上平台在水下有一块矩形底板,几根粗大的支柱立于该底板上并支撑着海上平台,底版的四角设有四个巨大的钢筋混凝土气罐以提供整个平台所需要的浮力,平台通过锚固系统使它固定在预定海域;很明显,采用这种结构,如果其中一个充气罐发生漏气而失去浮力时,则很难进行现场的实时补救措施,平台也非常容易发生倾覆的危险,另外,即使气罐都不漏气,在风力或平台上的移动载荷(如行驶车辆、搬迁设备时、或在平台上进行装卸货物作业等)的作用下也很容易产生倾斜,使平台失去正常的平稳状态,这种结构也不便于构成更大的平台。在同一节目中介绍的另一方案是采用打桩或现场建桩的方法在浅海区建造基础桩式海上平台,这种方法在施工时需避开恶劣的天气和要耗费大量的现场施工时间,造成效率低成本高。
本发明的目的是为人类征服和开发海洋提供可靠的载体——海上平台。它可分为半潜式漂浮平台和着床式固定平台两大类。半潜式漂浮平台由半潜式基本块构成,着床式固定平台由着床式基本块构成。着床式固定平台可固定于任何深度的海区,它不受潮汐及波浪的影响,具有很高的垂直稳定度和水平稳定度,尤其适合在极深海域却要获得高稳定度的场合。半潜式漂浮平台在浅海区和深海区域都能安全、长期、平稳地承受强台风中心四五十米狂涛的冲击,并具有方便拚接成很大面积并能承载大载荷、经久耐用、结构简单、容易制造、成本低廉、便于现场维护、和自身可实时提供稳定浮力支持(即具有实时自我修复功能)等这一系列优点利用半潜式基本块通过积木式的拼接可以方便地构接成具有小至几十平方米,大至几十平方公里甚至几百、几千平方公里的水上面积和有效载荷量可达数十、数百亿吨的半潜式漂浮平台。这些能平稳战胜四五十米狂涛的海上平台由于有海水的缓冲,强烈地震对它的影响甚微,陆地上的洪水、干旱、泥石流等自然灾害更是与它无缘,而对于和陆地一样到处都可能出现的火灾这个“不速之客”,海上平台的消防设备则可用充足的水将其逐出门外,因此,它们为实现利用海洋丰富的的资源并把海洋变成人类第二个更广阔、更舒适、更安全的生存空间这个美好愿望提供一个现实可靠的立足点。马上就要到来的二十一世纪将是人类空前地大规模地开发海洋的蓝色革命时代。
为实现上述目的,本发明采用积木方式的方法把利用钢筋混凝土、金属、及复合物等材料并结合防腐技术和防海洋生物附着技术制造具有拚接边的基本块来拚接成海上平台;其中的基本块有两大类型,一类是半潜式基本块,另一类是着床式基本块;构成平台的每种基本块既可以采用一体化的方式来制造,也可以采用比基本体块还低一个层次的各种积木元来拚接而成,每个基本块和积木元的外边都设置一些既具有横梁功能或支柱功能又具有拼接功能的拼接边,拼接边既可以呈直线状,也可以呈榫卯结构状,还可以呈锯齿状,兼有支柱功能的拼接边统称垂直拼接边,它都处于基本块(或积木元)的各个水平拚接边上,而兼有横梁功能的拼接边统称水平拼接边,它一般是象建筑物的楼层圈梁一样分布在基本块上下端和中间的各个部位上;每个基本块和积木元既可以单独采用水平拼接边或垂直拼接边,也可以同时采用这两种拼接边,在拚接的边界上都设置有一些使相应拚接的基本块(或积木元)不能分离的块(元)间锁定机构;半潜式基本块构成漂浮式海上平台,着床式基本块构成着床式海上平台;半潜式基本块的轮廓都呈棱柱体状,最好呈正六棱柱体状、尖头Y型的十二棱柱体状(简称尖Y型)、平头Y型的十八棱柱体状(简称平Y型)和四棱柱体状,其中尖头Y型的十二棱柱体由三个相同的正六棱柱体按有一条公共棱的方式复合而成的十二棱柱体状的立体,该立体的横截面的外框为轮廓呈Y形的等边凸十二边形,且Y字形的各个分叉互成120度,每个分叉的顶部呈120度的尖角;平头Y型的十八棱柱体由四个相同正六棱柱体按下述方法复合而成,即以一个正六棱体为中心,然后在相隔120度的三个柱面上都各以一个柱面上两条对应棱相重合的方式拼接一个和中心棱柱体相同的正六棱柱体,从而构成一个十八棱柱体,它的横截面的外框轮廓为一个等边的凸十八边形,其轮廓也呈Y状,Y字的三个分叉也以互成120度角的方式分布,事实上Y字的每个分叉和交叉点就是一个完整的正六边形;在四棱柱体状的基本块中最好采用垂直投影轮廓和横截面轮廓都为矩形或等腰梯形的这两种四棱柱体基本块,垂直投影为矩形的半潜式基本块主要用来构接矩形平台,垂直投影为等腰梯形的半潜式基本块主要用来构接环形或园形平台,正六棱柱体状的的半潜式基本块可用来构接成各种形状的平台,这几种半潜式基本块都可以用来构成中间有很多网眼的网状平台;半潜式基本块的底部是产生浮力的浮升件,浮升件顶部在水中的潜入深度D与设计的最大浪高(波峰与波谷的垂直高差)H的关系是潜深D要大于或等于最大浪高的0.5倍(浮升件的潜水深度由姿态控制系统控制),块的中间是立于浮升件上面作为平台支柱的支撑件,支撑件的高度大于或等于最大浪高与平台底部保安浮体高度之和,块的顶部是由支撑件支撑着不会遭受任何浪尖冲击的平台;浮升件由浮升件框架和被浮升件框架所固定的现役浮体及可以随时产生浮力的备用浮体所组成,浮升件中的现役浮体可以采用分立浮体、集成浮体、恒浮力浮体、内胎式浮体、复合浮体中的任何一种或它们的各种组合,备用浮体可采用除恒浮力浮体外的任何浮体;这些浮体的可密封外壳可以用钢筋混凝土、金属、橡胶、塑料和复合物等材料制成,分立浮体有一个独立外壳,壳内只有一个可存储空气或恒浮力材料的可密封空腔,集成浮体有一个独立的外壳,但壳内有多个可独立存储空气或恒浮力材料的可密封空腔,恒浮力浮体为在外壳包容的内腔中用比水轻得多且又不渗水的恒浮力材料来填充而获得恒定浮力的分立浮体或集成浮体,内胎式浮体为在可密封的内腔中再衬入又单独能储存空气的内胎的分立浮体或集成浮体,复合浮体为可密封内腔中一部分空间用比水轻得多而又不渗水的恒浮力材料来填充、另一部分空间衬入内胎的分立浮体或集成浮体;浮体与浮升件框架之间的连接既可以采用浮体与浮升件框架能容易离合便于更换和维修的可拆方式,也可采用浮体与浮升间框架牢固相连的非拆卸方式,浮体与浮升件框架之间采用可拆的连接方式时,又有系根式、卡式、及锁顶式这三种连接方式,与此相对应的浮体又有系根式浮体、卡式浮体、及锁顶浮体;漂浮式海上平使用网状稳定体或柱状稳定体来获得稳定浮力,使平台不出现较大的倾斜,在漂浮平台底部设有能向平台提供安全保障的保安浮体,在平台上还设置有防止平台大幅度漂移的锚固系统以及能随时监视平台各部位的异常变化并使平台恢复正常姿态的姿态监控系统,其中姿态监控系统又包括传感器子系统、压缩空气子系统、矢量推进器子系统及由微电脑组成的中央控制系统,而传感器子系统中又包含有反映浮体完好情况和浮力大小的水位传感器、反映压缩空气系统各部位压力的压力传感器、反映矢量推进器推力方向的方位传感器、反映平台各部位沉浮情况的海面仪和反映平台骨架构件应变情况的应变传感器;每个着床式基本块都是一根能在现成海床上站稳脚跟的着床式固定海上平台支柱,它的主干呈管状,管内相隔一定距离便设置有一个隔板,因此主干具有和竹竿完全相似的结构,主干外表面分布有多层与其中轴线垂直的梯形或矩形拚接小平台,小平台的四周设有便于块间拚接拼接边,主干的底部是具有很多杯状吸盘的基座,主干顶部所支撑的海上平台远高出设计的最大浪高,主干中各相邻隔板间形成的密封腔体产生的浮力可分别受平台姿态监控系统所控制,主干梯各形小平台之间装设有可矫正平台倾斜和增加平台载荷的附加浮升件,附加浮升件处于比设计的最大波谷还深的水中,着床式海上平台装设有锚固系统、由压缩空气子系统、传感器子系统、矢量推进器子系统、垂直检测仪和微电脑组成的姿态监控系统,着床式平台的姿态控制系统使平台一直维持在稳定的垂直的状态;通过在着床式基本块的下部设置压载篮和在略低于最波谷的部位再增加浮升件浮力的方法,以及漂浮式基本块底部设置带压载篮的“长腿”,调整压在篮的压载量和附加浮升件的浮力可使着床式平台和漂浮平台的重心低于浮力中心而成为“不倒翁”式的漂浮海上平台;制造上述这些基本块可采用阶梯式集中下水轨道、分散下水轨道、干船坞、浮船坞等多种技术方案;利用上述方法制造的各种海上平台,可以装设能产生各种实际价值的水上应用体和水下应用体,也就是说使用海上平台可以用来建造各种工厂、采矿企业、农牧场、住宅区、学校、医院、别墅、度假村、游乐场、酒店、仓库、飞机场、卫星发射场、海上卫星测控站、海产品养殖场、远洋补给站、海水淡化厂、污水处理厂、高产盐场、石油开采平台、跨海大桥、防波堤、深水港、大洋中的人造避风港、海上绿色能源开发装置系统、相当于常规地铁的水下交通运输管线、悬浮于水中时速达一万多公里的超高速真空隧道交通系统、能经受极地海区浮冰挤压的极地考察站、海上城市以及由上述各种用途进行不同的有机结合而成的组合体。
为了详细说明,对构成上述半潜式漂浮海上平台和着床式固定海上平台的组成部分逐一分述如下。
半潜式基本块是构成半潜式漂浮海上平台(简称漂浮平台)的基本部件,每一个半潜式基本块事实上就是一个小的半潜式漂浮平台。常用的半潜式基本块的外形轮廓有呈四棱柱体状和呈正六棱柱体状两大类,其中外形轮廓为四棱柱体状的基本块状中最好采用垂直投影为矩形或等腰梯形的这两种四棱柱体状基本块,在外形轮廓为正六棱柱体状的这类基本块中又有正六棱柱体基本块和由正六棱柱体型基本块派生出的尖Y型及平Y型等三种。上述每种半潜式基本块通常都包含有处于最底层并产生主要有效浮力的浮升件(包括依附于浮升件上为达到其他有益价值的水下应用体可统统归入浮升件这一项中)、立于浮升件顶上的支撑件、及由支撑件支撑高出海面的水上平台(包括设置于平台上为达到其他有益价值的水上应用体)这几大项,(但某些只有水下应用体的基本半潜体块可以没有支撑件和水上平台这两项)。其中,浮升件的顶部在平台监控系统的控制下能稳定地潜于深度大于或等于0.5倍最大浪高的水中,支撑件的高度大于或等于最大浪高与装置与平台底部的保安浮体高度之和。每种基本半潜体块都可采用一体化方式或积木式来制造。一体化的方式就是在工厂里把每个基本半潜体块的浮升件、支撑件和水上平台这几大项连成一体来制造好。积木式就是按功能要求在工厂里把基本半潜体块的浮升件、支撑件和水上平台这几项分别制成相应较小的浮升件积木元、支撑件积木元和水上平台积木元,或把支撑件与水上平台连成一体制成支撑及平台积木元。同半潜式漂浮海上平台这个基础载体一样,各种依附于基础载体的应用体(水上应用体、水下应用体)也可以用应用体积木元的方式来拼接。在浮升件中,如果要求承担很大载荷量时,浮升件本身还可以采用积木方式拚接多个浮升件积木元来获得更大浮力。浮升件所具有的浮力通过支撑件传向水上平台以及直接传给与其相连的水下应用体。浮升件或浮升件积木元主要由用来固定浮体的浮升件框架和产生浮力的浮体这两大部分构成。可拆浮升件的浮体大多象蜂窝中的蜂蛹一样被固定于浮升件顶部网状樑块网眼所在的直立棱柱体空间内。浮升件的上、下端都必定有一个和其垂投影轮廓相同的水平拚接边框,当浮升件较高时其中间部位也有一个或多个水平拚接边框,水平拚接边框通常为一个闭合的多边形,在各相邻水平拚接边框之间也设置有一些垂直拚接边,这些拚接边设有方便块间连接的锁定机构或榫卯结构;构成可拆浮升件框架时,先利用这些水平拚接边框作圈梁,然后在圈梁内设置网状梁,网状梁的网眼通常呈正方形的棋盘格状或呈正六边形的蜂窝状,网状梁和圈梁相交结合在一起构成浮升件框架的网状梁块,这些网状梁块既具有块间拚接功能又具有固定浮体功能,它们以垂直投影重合的方式分布在所需要的不同高度上,再在相邻网梁块之间都连接一些合适的垂直支柱,从而构成一个和框架式建筑物的框架相似的浮升件框架。通常根据浮升件中网状块的网眼及整个网状梁块的轮廓形状来称谓浮升件,例如,网眼为正方形的棋盘格状而整个梁块轮廓为矩形的便称为棋盘格状矩形浮升件,网眼为蜂窝眼状而整个梁块轮廓为正六边形的便称为蜂窝状正六边形浮升件。从上述可以看出棋盘格状矩形型浮升件外形为具有一个相邻柱面都互相垂直的四棱柱体状的轮廓,蜂窝状正六边形浮升件则具有一个正六棱柱体状的外形轮廓,它们都对应相似于和其所处的基本半潜体块的轮廓;浮升件根据浮体和浮升件框架的连接方式可分为可拆型和非可拆型两种;可拆型浮升件中的浮体可以方便地改变它和浮升件框架的离合状态;非拆型浮升件中的浮体则和浮升件框架紧密连接在一起,它们之间的离合状态不能方便地改变;可拆型浮升件中的浮体一般从浮升件顶部的网眼中按置入浮升件的框架内,这些浮体最好呈长圆柱体或球状,浮体的直径略小于网眼的内切园直径;浮体和浮升件框架采用可拆卸的固定方式中又有系根式、卡接式和锁顶式三种;和这三种固定方式相对应,浮体也有系根式浮体、卡接式浮体和锁顶式浮体;而被固定于浮升件框架中的浮体可采用分立浮体、集成浮体、内胎式浮体、恒浮力浮体和复合浮体,除恒浮力浮体外,这些浮体既可以是浮力能实时控制的可调浮体,也可以是浮力不能实时控制的非可调浮体,棋盘格状矩形浮升件和蜂窝状正六边形浮升件既可以构成可拆卸型浮升件也可以构成非拆卸型浮升件,除此之外,而非拆型浮升件还可以单独用一个具有拚接边的浮体来构成。
在垂直投影轮廓为一个矩形的四棱柱体型的半潜式基本块中,其相邻柱面必定相互垂直,并把这种这种基本块简称为矩形基本块,矩形基本块由浮升件、支撑件、平台这三大部分组成,浮升件的顶部潜于比设计所承受的最深波谷还深的水中,支撑件支柱的高度应大于或等于最大浪高与平台底部保安浮体高度之和,其浮升件的轮廓也为一个相邻柱面互相垂直的四棱柱体状;浮升件的垂直投影轮廓为能和块的垂直投影相重合的矩形,矩形基本块通常采用矩形可拆浮升件和矩形非拆卸浮升件,并把这些基本块分别称为相应的可拆矩形基本块和非拆卸矩形基本块。
可拆矩形基本块的矩形可拆浮升件的特征是它由浮升件框架和用可拆卸方式固定于框架之中的浮体这两大部分组成,这种浮升件框架在垂直方向上分布有两层或两层以上具有棋盘格网眼的水平网樑块,网樑块的四周有一兼作拼接边框水平的矩形圈樑,此矩形圈梁的长边尺寸必须刚好是宽边尺寸的整数倍,同时还要使宽边的尺寸又刚好是网状圈梁块中的正方形棋盘格网眼(由樑的中轴线纵横交织成的正方形网眼)边长的正整数倍;确切地说,在矩形型可拆浮升件框架中垂直方向上分布的各个棋盘格网状樑块可用下述方法构成由N条平行于Y轴且它们相邻两条梁的中轴线间距为单位长度a的一组水平横梁和M条平行于X轴同时相邻两条梁的中轴线间距也为单位长度a的另一组水平横梁相正交,这些横梁一般都具有同等的水平宽度w,那么这两组横梁就可以组成有含有(N-1)(M-1)个边长为(a-w)的正方形网眼方格的矩形棋盘格梁块,顶部水平梁块层中这些边长为(a-w)的正方形网眼基本都成为可拆浮体进出浮升件的通道口。整个浮升件据需要,在垂直方向上可以水平地分布有两层或两层以上相同且它们的垂直投影能重合的矩形棋盘格梁块,再在上下相邻的矩形棋盘格梁块层间通过设立分散柱子或集中柱子的方式来形成一个矩形可拆浮升件的整体框架。浮体在矩形可拆浮升件框架中的固定方法有系根式、卡式和锁顶式三种。
可拆矩形浮升件框架的分散设置柱子方式,就是再在上下相邻矩形棋盘格梁块中一对垂直投影重合的两个纵横梁交点之间都设立一条等于相邻樑块层高h的柱子,这样众多呈正交的樑柱便构成了棋盘格状可拆卸类浮升件的框架式骨架,骨架顶层樑块中每个边长为(a-w)的正方形方格在骨架内的垂直方向上便形成了一个正四棱柱体状(或称六面体状)的供浮体安装的空间间隔,安装在每个间隔中的浮体最好呈圆柱状或球状,且它们的直径都略小于边长为(a-w)的正方形网眼的内切园的直径。在采用分散设置柱子方式的可拆浮升件中棱柱面上的一些边缘柱子可以装设锁定机构,形成兼具有垂直拼接边功能的边缘柱子。同时可以设置一些和支柱斜交的斜撑件。
可拆矩形浮升件框架的集中设置柱子方式就是把浮升件顶层的网樑块按一定的网眼数目划分成若干个水平区域,在每个区域的中央位置的网眼处集中设置一根贯通各层网樑块的支柱;本发明认为最好采用按九宫格(这里把每个正方形网孔称为一个宫)方阵的模式来把整个浮升块划分成一个个安装小区,在每个小区处设立一根支柱来收集分布在本小区的浮体所产生的向上浮力,其中九宫格中处于小区周边的八个“宫”用来安装可拆卸浮体,中央这个“宫”的位置用来设立一根集中支柱;当采用九宫格的方式来布置支柱时,各层梁块中纵横梁的数目除满足前述的(M-1)是(N-1)正整倍数要求外,还应使(N-1)能被三整除,以便使每层棋盘格梁块中都含有整数个上述的九宫格安装小区。在上下两层九宫格中央的中宫之间设立的这根粗大的集中柱子,当强度许可时它还可设计成最好设计成象竹竿一样有一个或多个密封空腔的圆筒体,使它不但起到柱子的作用,而且具有减少重量增加浮力的作用,当然浮升件集中柱子的设置方式不局限于九宫格的方式,还可以适用于16、25、36、49方格方阵,唯一要变通的是,当方阵较大时或方阵中没有单个的中心方格时,可把位于中央区域的几个方格位置合在一起来设置一大支柱或组成支柱集束。在采用集中设置柱子方式的可拆浮升件中的棱柱面上还应设置一些兼具有垂直拼接边功能的边缘柱子。
为了提高可拆卸矩形升件框架的结构稳定性,最好设置一些与横梁和支柱都斜交的斜撑件,且斜撑件的投影要落在浮升件顶部水平梁的投影上。
可拆卸矩形基本块的支撑件立于可拆矩形浮升件顶部,支撑件各柱子的平面布置方式和可拆卸矩形浮升件框架中柱子的平面布置方式相同,即浮升件框架的柱子采用分散布置方式时,支撑件的支柱同样采用分散布置方式,浮升件框架的柱子采用集中布置方式时,支撑件的支柱也同样采用集中布置方式;支撑件的柱子植根于浮升件柱子的顶部,通常为浮升件柱子垂直向上的自然延伸。柱子的高度应大于或等于最大浪高与平台底部保安浮体高度之和。同时,支柱上可以设置一些与柱子及横梁均以斜交方式结合在一起的斜撑件,以提高结构的稳定性。
在非拆卸矩形基本块中采用矩形型非拆卸拆浮升件,这种浮升件框架在垂直方向上分布有两层或两层以上的矩形圈樑,圈樑的上面设置有构成锁定机构的锁定环,圈樑内设置有一个或多个浮体,浮体除产生浮力外还充当浮升件框架支柱的功能,浮体通常为圆柱状或棱柱状,浮体与浮体之间以及边缘浮体与圈樑之间都以相切或相贴合的方式紧密结合在一起,不能分拆;另外此矩形圈梁的长边尺寸必须刚好是宽边尺寸的整数倍,以便矩形基本块之间在水平的纵轴方向和横轴方向上都能实现十分方便的拚接。
非拆卸矩形基本块的支撑件立于矩形非拆卸浮升件的顶部,支撑件各柱子水平布置方式比较灵活,但通常也采用分散布置方式和集中布置布置这两种方式;分散布置方式为分别在各个浮体顶部的中央部位设置柱子,集中布置方式为在浮升件的顶部把浮体按水平分布来划分成若干个区域,每个区域都包含有一定数量的浮体,并在每个区域的浮体顶部设置一块基座板,在该座板的中央部位设置一根集中支柱,该支柱能传送本区域浮体所产生的全部浮力,柱子的高度应大于或等于最大浪高与平台底部保安浮体高度之和。同时,支柱上可以设置一些与柱子及横梁均以斜交方式结合在一起的斜撑件,以提高结构的稳定性。
矩形基本块的平台为由支撑件所支撑并呈水平状态,平台的垂直投影为和浮升件的垂直投影相重合的矩形,平台的边缘有一个矩形的拼接边框,拼接边框的下缘设置构成锁定机构的锁定环。
在垂直投影轮廓为一个等腰梯形的四棱柱体型的半潜式基本块中,其中有两个相对的棱柱面为大小相同而不平行的平面,另外有两个相对的棱柱面既可为大小不同而相互平行的平面也可为同心不同径的两个平行圆柱面,它由浮升件、支撑件、平台这三大部分组成;浮升件的顶部潜于比设计所承受的最深波谷还深的水中,支撑件支柱的高度应大于或等于最大浪高与平台底部保安浮体高度之和,其浮升件的轮廓和梯形基本块轮廓一样也呈一四棱柱体状;浮升件的垂直投影轮廓为能和块的垂直投影相重合的梯形,通常为一个等腰梯形,梯形基本块通常采用可拆等腰梯形浮升件和非拆卸等腰梯形浮升件,并把含有可拆等腰梯形浮升件的等腰梯形四棱柱体基本块简称为可拆等腰梯形基本块,含有非拆卸等腰梯形浮升件的等腰梯形四棱柱体基本块简称为非拆卸等腰梯形基本块,梯形基本块用来构成园环型的漂浮平台,这种平台适合在大洋中央用来建造避风港和远洋补给站等。
在可拆等腰梯形浮升件的框架中部采用具有棋盘格网孔的等腰梯形网梁块作各个梁层,棋盘格等腰梯形网梁块按下述方法构成,先确定棋盘格正方孔的(中轴线)边长度为a,然后把水平布置具有锁定机构的梯形边框的高设定为Ga,上底边长设定为Sa,下底设定为Xa,其中G和S为正整数,并最好使G和S都能被三整除,而X则可按设计所需要的梯度来取值,再在这个梯形框内构设正方形网眼边长为a的棋盘格网梁块,这样的棋盘格梯形网梁块在腰的两边有一些呈梯形和三角形的网孔,这些非正方形的网眼一般不安置浮体;各个梁层都以垂直投影相重合的的方式分布在浮升件框架的的两端及中间的各个部位;再在上下相邻的棋盘格梯形梁块层间通过设立分散柱子或集中柱子的方式来形成一个梯形浮升件的整体框架。
在可拆梯形浮升件框架中采用分散设置柱子方式时,就是在上下相邻梯矩形棋盘格梁块中一对垂直垂直投影重合的两个纵横梁交点之间都设立一条等于樑块之间层高h的柱子,这样众多呈正交的樑和柱便构成了棋盘格可拆卸型梯形浮升件的框架,框架顶层樑块中每个边长为a的正方形方格在框架内的垂直方向上便形成了一个正四棱柱体状(或称六面体状)的供浮体安装的空间间隔,安装在每个间隔中的浮体通常呈圆柱状或球状,且它们的直径都略小于边长为a的正方形网眼的内切园的直径。在采用分散设置柱子方式的可拆浮升件中在柱面的一些边缘柱子可以装设一些构成锁定机构的锁定环,形成兼具有垂直拼接边功能的边缘柱子,浮体在可拆梯形浮升件框架中的固定方法有系根式、卡接式和锁顶式三种,它们分别使用相应的系根式浮体、卡接式浮体和压顶式浮体。
在可拆等腰梯形浮升件框架中采用集中设置柱子方式时所采用的方法和可拆矩形浮升件用的设置方法完全相同,就是把浮升件顶层的网樑块按一定的网眼数目划分成若干个水平区域,各个区域中的网眼数基本相接近,而一般不会相等,每个区域的中央位置的网眼处集中设置一根贯通各层网樑块的支柱;本发明认为最好采用先按九宫格(把每一个正方形网孔称为一个宫)方阵的模式来把整个浮升块划分成一个个九宫格的安装小区,余下的网眼就近归附相邻的九宫格安装小区,在每个小区中设立一根支柱来收集分布在本小区的浮体所产生的向上浮力,其中九宫格中处于小区周边的八个“宫”以及归附的“宫”用来安装可拆卸浮体,中央的这个“宫”用来设立集中柱子,当强度许可时集中柱子还可设计成最好设计成象竹竿一样有一个或多个密封空腔的圆筒体,使它不但起到柱子的作用,而且具有减少重量增加浮力的作用,当然浮升件集中柱子的设置方式不局限于九宫格的方式,还可以适用于16、25、36、49方格方阵,唯一要变通的是,当方阵较大时或方阵中没有单个的中心方格时,可把位于中央区域的几个方格位置合在一起来设置一大支柱或组成支柱集束。同时,在采用集中设置柱子方式的可拆浮升件中的柱面还应设置一些兼具有垂直拼接边功能的边缘柱子。
可拆卸梯形基本块的支撑件立于可拆梯形浮升件顶部,支撑件各柱子的平面布置方式和可拆卸梯形浮升件框架中柱子的平面布置方式相同,即浮升件框架的柱子采用分散布置方式时,支撑件的支柱同样采用分散布置方式,浮升件框架的柱子采用集中布置方式时,支撑件的支柱也同样采用集中布置方式;支撑件的柱子植根于浮升件柱子的顶部,通常为浮升件柱子垂直向上的自然延伸。柱子的高度应大于或等于最大浪高与平台底部保安浮体高度之和。同时,支柱上可以设置一些与柱子及横梁均以斜交方式结合在一起的斜撑件,以提高结构的稳定性。
在非拆卸等腰梯形浮升件框架中,其垂直方向上分布有两层或两层以上具有锁定机构的相同水平梯形圈梁,圈樑上边装设有锁定机构,圈樑内设置以柱面相切或相吻接的方式紧密结合在一起的各种非拆卸浮体,其柱面和梯形圈樑相切或相吻接的浮体也以紧密结合的方式和圈樑连接在一起,这些浮体最好为外形轮廓呈圆柱状或棱柱状或球状的内胎式可控复合浮体,圆柱状或棱柱的浮体除产生浮力外还充当浮升件框架支柱的功能,因此其和具有同等浮力的可拆浮升件相比可以节约很多支柱要所消耗的材料。它的垂直投影轮廓为一个等腰梯形。
非拆卸梯形基本块支撑件的支柱立于非拆卸梯形浮升件的顶部,支柱的水平布置方式可以比较灵活,通常使用分散布置方式和集中布置方式,分散布置方式为分别在各个浮体顶部的中央部位设置柱子,集中布置方式为在浮升件的顶部把浮体按水平分布来划分成若干个区域,每个区域都包含有一定数量的浮体,并在每个区域的浮体顶部设置一块基座板,在该座板的中央部位设置一根集中支柱,该支柱能传送本区域浮体所产生的全部浮力,支柱的高度应大于或等于最大浪高与平台底部保安浮体高度之和。同时,支柱上可以设置一些与柱子及横梁均以斜交方式结合在一起的斜撑件,以提高结构的稳定性。
梯形基本块的平台为由支撑件所支撑并呈水平状态,平台的边缘有一个梯形的拼接边框,拼接边框的锁定机构最好设置在边框的下缘。
浮体在矩形型可拆浮升件和梯形可拆浮升件中的固定方法有系根式、卡接式和压顶式,它们分别使用相应的系根式浮体、卡式浮体和锁顶式浮体。
当浮体采用系根式安装方法时,浮升件框架要确切地称为系根式浮升件框架,此时,框架最底层水平网状梁的设置与上面各层略有不同,主要是纵横樑之间的间距减少了一半,亦即在原来两相邻纵、横梁之间的中点处再增加一条用于系固浮体的纵、横梁,并把其简称为系固纵、横梁,这样浮升件顶部网樑块中“九宫格”各个安置浮体的“宫”的中心点的投影都能和最底层相应新增系固纵横梁的交点相重合,这系固纵横樑的交位置就是系固浮体的系根点位置。由于系固纵横樑要传递浮体产生的全部浮力,所以在具体设计时必须保证它们有足够的强度。从凡是能方便从浮升件框架顶层正方形网眼中进入浮升件框架内的浮体都可以采用系根式的方法来固定于浮升件框架上,本发明认为采用系根式安装的浮体最好为长圆筒状的浮体,圆筒的直径与顶部网樑块正方形网孔的内切园直径相匹配(通常略小于正方形网眼内切园的直径),浮体的底部通过一个系根式构件来实现和浮省件框架的连接。系根式构件主要由置于浮体底端的系根杆、位于系根杆下端的系根环、位于浮升件底部系固纵横梁交叉点的U形系根叉、以及使U形系根叉和系根环连接耦合的螺杆状系根栓这几部分组成。传递浮体全部浮力的系根杆设置在浮体下部封头的底端中心点处,系根杆的下端设有一个系根环,在上述底层新增系固纵横梁对应交点上(相当于上面棋盘格网樑块每个正方形网孔中心点在底层网樑块所在平面上的垂直投影处)都装设有一个开口向上的U形系根叉(设立支柱的网眼除外),在系根叉两臂靠近开口的部位都设有一个同一水平孔中心轴线的园孔,系根环能方便地从开口处插入U形系根叉中,在安装过程中只要调整浮体的浮力使系根杆端部系根环的中心与下力U形系根叉两臂上园孔的水平中轴线重合时,便可把螺杆状的系根拴穿过这三个孔,之后,在系根拴穿越端套入止退垫圈并从系根拴穿越端上的销钉孔插入防止垫圈从系根栓上脱落的销钉,从而完成浮体和浮升件框架的系根式连接。当某个部位的水上应用体或水下用体要求获得很大浮力支持时,只要增加该部位浮升件的垂直高度和梁块的层数,并按上方的浮体以下方浮体的顶部做系根点的方式垂直地串接多个浮体便可。
浮体采用卡接式固定方法的具体特征是浮体通常为圆筒形,当网孔为正方形时,圆筒的外直径略小于正方形网孔的内切园直径,在圆筒的外柱面上分布着几层和浮升件框架棋盘格网梁块层数相对应的升力支臂层,各升力支臂为支撑面在上端的正“牛腿”,但各相邻升力邻支臂层之间的垂直距离和对应的梁层之间的高度相同,即其分布位置应使得“牛腿”的支撑面都处于对应层网状梁的下方并和梁的底面相接触,每个支臂层都在浮体外壁上呈十字状均匀分布有四根升力支臂,即这四根升力支臂均垂直于圆筒浮体的柱面并均匀分布在同一水平面的柱面圆周上。每根升力支臂的长短应满足下列两个条件,即把升力支臂都对准纵横梁围成的正方形网格的四角时浮体能顺畅地通过各层梁块的网孔,且浮体水平旋转45度角达到卡接位置后,各升力支臂的径向端部又不超越各梁的中轴线所在的垂直面。每个升力支臂的上端面最好都固定有一块具有相同弹性系数的弹性垫块,以使整个浮体的浮力分能较均匀地各个升力支臂上,整个浮体的浮力就这样分别通过这些升力支臂上端面的弹性垫块传递给浮升件框架的各层梁块。为了防止浮体在处于备用的悬浮态时向下漂移或左右旋转而脱离卡接位置,在浮体的顶端还装设有四根防脱固定支臂,防脱固定支臂的受力面和浮升件顶层网梁块的上端面相接触,它一般被设计成受力面向下的反“牛腿”状,它们中轴线的垂直投影都和和其下方的升力支臂中轴线的垂直投影相重合,且防脱固定支臂底端面和最上层升力支臂上端面之间的高差略大于浮升件顶层网梁块的高度(或说厚度);在防脱固定支臂外端附近有一个孔轴线呈水平状的供防脱螺栓穿放的支臂防脱孔,支臂防脱孔的中轴线垂直于防脱支臂的中轴线,同时在浮升件顶层网梁块各个“宫”(或说网眼)四周的梁上有一个垂直于梁上端面的防脱支墩,支墩上有一个水平状的防脱孔和防脱支臂外端的支臂防脱孔相匹配,各相邻防脱支墩之间的距离都相同,防脱支墩不跨越每个宫格各个边的中线,它有孔的一个垂直侧面仅和网眼各个边相应的中线重合,当浮体处于安装位置时利用穿过梁上防脱支墩和浮体防脱支臂的防旋孔的螺栓便可把浮体和网梁固定在一起。网孔为正六边形时,和正方形网眼的卡式浮体完全相似,仅把每层均匀分布的四根支臂变成均匀分布的六根支臂和把顶层均匀分布的四根防脱支臂变成六根均匀分布的六根防脱支臂以及设置相应的防脱支墩边可。当某个部位的水上应用体或水下用体要求获得很大浮力支持时,只要增加该部位浮升件的垂直高度和梁块的层数,并垂直地卡接多个浮体便能达到要求。
浮升件的浮体采用锁顶式的浮体固定方法时一般采用下述的锁定机构来实现(关于锁定机构后面有专门的章节述说),这时浮升件一般设置长圆筒形或球形的浮体,本发明认为最好采用长圆筒状的浮体,圆筒浮体的顶部有一个与正方形网眼相匹配的正方形小平台,小平台上面的四边状设有构成锁定机构的的锁定环并称之为浮体锁定环,同样在可拆卸浮升件顶部网樑块中安置浮体的每个正方形网眼的两对对边的梁上也都装设有能和浮体锁定环相配合的锁定环,并称之为网眼锁定环,锁定机构的锁定拴从浮体锁定环和网眼锁定环相对应的锁定孔中穿过,浮体的浮力通过浮体顶部的多套锁定机构传递给浮升件的顶层网樑块。为了使整个浮体产生的浮力能比较均匀地通过顶部各个锁定机构传递给浮升件框架,可在各锁定拴与各锁定孔的传力面之间加入一块弹性垫块。
在上述各种可拆卸类浮升件中可以安装各种浮体,当某一浮体出现老化或被破坏而漏水时,平台的监控系统通过浮体的水位传感器马上可以感知故障浮体的具体准确位置,潜水工作人员可在现场方便地把其进行拆卸更换。
在上述这种可拆类浮升件中进行浮体的现场安装时,通常往浮体内腔充入适量的水和空气把笨重的浮体变成容易在水中上下移动的悬浮状态后,从安装位置所在的六面体空间顶部往下推入的方式来进行安装。
在正六棱柱体型的半潜式基本块中,其垂直投影轮廓为一个正六边形,因此,有时也将其简称为正六边形基本块,正六边形基本块由浮升件、支撑件、平台这三大部分组成,其浮升件的轮廓也为一个正六棱柱体;浮升件的顶部潜于比设计所承受的最深波谷还深的水中,支撑件支柱的高度应大于或等于最大浪高与平台底部保安浮体高度之和,浮升件的垂直投影轮廓为能和块的垂直投影重合的正六边形,正六边形基本块有可拆正六边形基本块和非拆卸正六边形基本块,可拆正六边形基本块采用可拆正六边形浮升件,非拆卸正六边形基本块采用非拆卸正六边形浮升件;在可拆正六边形浮升件框架中,各层梁都采用具有蜂窝眼状的樑块,有时把它称为蜂窝状正六边形可拆浮升件。
在上述蜂窝状正六边形可拆型浮升件中,浮升件框架的顶部和底部都有一个水平的正六边形拼接边框,当框架有较大的高度时,其两端之间最好也设置相应的一个或多个水平的正六边形拼接边框。正六边型拼接框的大小采用下述方法来确定即先确定基准正六边形的大小,再以这一块基准正六边形为中心,紧挨着其各边拚接一圈和基准正六边形一样的六边形,之后以同样方式拚接多圈这样的正六边形,直到设计所需要的n圈为止(n为围绕中心基准六边形的圈数,其取值为自然数),而后以拚接成的轮廓也为正六边形的蜂窝块作尺度,做一个刚好能容纳此蜂窝块的正六边形拼接边框。此拼接边框也兼作蜂窝梁块的圈樑,于是整个圈梁中便包含有[1+3n(1+n)]个基准正六边形,当n以1、2、3、4、5、6、......具体数值代入上式后,便展开成相应的数列7,19,37,61,91、127......;由这些正六边形与外围的大正六边形拼接边框组成蜂窝网樑块,这些水平的蜂窝网樑块以垂直投影重合的方式分别充当浮升件框架上中下各部位的水平樑层,然后在相邻水平樑层之间设置相互连接的支柱,支柱根据它处于蜂窝网樑块的具体位置可分为角顶支柱、边支柱、区域中心支柱其中角顶支柱处于网樑块正六边形拼接边框的顶点部位,亦即相邻拚接边的交点处,且不和拼接边框内的蜂窝眼相交;边支柱就位于拼接边框的各边上,它也不和拼接边框内的蜂窝眼相交;(角顶支柱和边支柱通常还可兼作垂直拚接边),而区域中心支柱就是处于支柱设置区域中心这个蜂窝眼上的支柱。所谓支柱设置区域亦即在蜂窝网樑块中由7个、19个、甚至37个蜂窝眼(即一个基准正六边形)所组成的一块轮廓为正六边形的较大域面,并按其包含的蜂窝眼数把它们分别称为7眼、19眼、37眼支柱设置区域,设置于各区域中心蜂窝眼上的支柱也相应简称为7眼、19眼、37眼中心支柱。支柱设置区域应匀称地分布于整个正六边形网樑块中,并使各区域间有尽可能少的重叠部分;浮升件框架的支柱形式根据具体要求既可以单独采用角顶支柱、边支柱、区域中心支柱中的某一种形式,(其中角顶支柱和边支柱还兼有垂直拚接边的功能),也可以是这几种形式的不同组合,支柱的多寡也可根据具体的设计要求而灵活变化。为了提高浮升件框架的结构稳定性,最好还设置一些和角顶支柱及边支柱斜交的斜撑件。用于蜂窝格正六边形型可拆浮升件中的可拆浮体可为球形或圆筒形的空腔体,本发明认为可拆浮体最好采用两端以半球壳作封头的圆筒形浮体或正六棱柱状复合浮体。
浮体在蜂窝格正六边形型浮升件框架中的固定方式和棋盘格的浮升件一样也有系根式、卡接式、压顶式三种;它们分别使用相应的系根式浮体、卡接式浮体和压顶式浮体。
在上述蜂窝格正六边形型可拆浮升件框架中采用系根式的固定方法来固定浮体时,该浮升件最底层的网樑块的正六边形拚接边框舆上面各层的拚接边框完全相同,但底层拚接框内所填充的网梁块舆上面各层的蜂窝眼网梁块有所不同,它的每个网眼要设置成具有两个60度内角的菱形,且此网梁块中菱形网眼的边长为基准正六边形边长的1.7321(准确数为3的平方根)倍。我们把这样形成用于系固浮体的网梁块称为菱形网眼系固网樑块,同时称其为菱形网眼系固网樑块,系固网樑块中每个菱形网眼的各个顶点均与浮升件顶层网樑块各蜂窝网眼中心点的垂直投影相重合,于是菱形网眼的各个顶点(更确切地说是两条梁的交叉点)都是系固浮体的系根点(要设置浮升件框架支柱部位的顶点除外)。每个系根点都设置有组成系根构件之一的U形系根叉,在利用系根螺拴把系根式浮体提升杆下端的系根环和U形系根叉耦合相连在一起,从而把浮体所产生的全部浮力通过系根构件传递给浮升件底部的菱形网眼系固网梁块。
在蜂窝格正六边形型浮升件框架中采用卡接式的固定方法来固定浮体时,其具体特征是浮体通常为长圆筒形,圆筒的外直径略小于基准正六边形网孔的内切园直径,在圆筒的外柱面上分布着几层和浮升件棋蜂窝格网梁块层数相对应的升力支臂层,且各相邻升力邻支臂层之间的垂直距离和对应的梁层之间的高度相同,其分布位置都处于对应层网状梁的下方,每个支臂层都有在外壁上圆周上呈六等分分布的六根升力支臂,即这六根升力支臂均垂直于圆筒浮体的柱面并均匀分布在同一水平面的柱面圆周上,每根升力支臂的长短应满足下列两个条件,即把升力支臂都对准蜂窝网樑块的基准正六边形网眼的角顶方向时浮体能顺畅地通过各层网梁块,且浮体水平旋转30度角达到卡接的定位位置后,各升力支臂的端部又不超越各梁的中轴线所在的垂直面;每个升力支臂的上端面最好都固定有一块具有相同弹性系数的弹性垫块,以使整个浮体的浮力分能较均匀地各个升力支臂上,整个浮体的浮力就这样分别通过这些升力支臂上端面的弹性垫块传递给浮升件框架的各层梁块的下端面;为了防止浮体在处于备用的悬浮态时向下漂移或左右旋转而脱离卡接位置,在浮体的顶端还装设有六根防脱支臂,防脱支臂的受力面为防脱支臂的下端面,防脱支臂的受力面和浮升件顶层网梁块的各个梁的上端面相接触,防脱支臂的受力面为防脱支臂的下端面,防脱支臂的受力面和浮升件顶层网梁块的各个梁的上端面相接触,防脱支臂一般被设计成支撑面向下的反“牛腿”状,它们中轴线的垂直投影都和和其下方的升力支臂中轴线相重合,且防脱支臂底部受力的水平面和最上层升力支臂上端的水平受力面之间的高差略大于顶层梁厚(或说梁高)舆弹性垫块厚度之和,在防脱固定支臂外端附近有一个孔轴线呈水平状的供防脱螺栓穿放的防脱孔,同时在各网眼各边的梁上设有一个垂直于梁上端面的防脱支墩,防脱支墩上有一个防脱孔和防脱支臂外端的防脱孔相匹配,各相邻防脱支墩之间的距离都相同,防脱支墩不跨越每个蜂窝眼各个边的中线,它有孔的一个垂直侧面仅和网眼各个边相应的中线重合,当浮体处于安装位置时利用穿过梁上防脱支墩和浮体防脱支臂的防脱孔的螺栓便可把浮体和网梁固定在一起。当某个部位的水上应用体或水下用体要求获得很大浮力支持时,只要增加该部位浮升件的垂直高度和梁块的层数,并垂直地卡接多个浮体便可。
在蜂窝格正六边形型浮升件框架中采用锁顶式的固定方法来固定浮体时,一般采用下述的锁定机构来实现(关于锁定机构后面有专门的章节述说),这时浮升件内一般设置长圆筒形、球形的浮体或横截面为正六边形的六棱主体状的复合浮体,本发明认为最好采用长圆筒状的浮体和横截面为正六边形的六棱柱状复合浮体,且圆筒状浮体的圆筒外径要略小于基准正六边形内切园的直径,横截面为正六边形六棱主体状复合浮体的横截面也要略小于基准六边形,使浮体能容易地从蜂窝眼中插入浮升件的框架之中。圆筒浮体的顶部需设置有一个与六棱柱体状的复合浮体顶部一样的比梁块蜂窝眼略小的正六边形小平台,小平台上面的六条边上都设有构成锁定机构的的锁定环,并称之为浮体锁定环;同样在可拆卸浮升件顶部网樑块中安置浮体的每个蜂窝眼的梁上也都装设有能和浮体锁定环相配合的锁定环,并称之为网眼锁定环,锁定机构的锁定拴从浮体锁定环和网眼锁定环相对应的锁定孔中穿过,浮体的浮力通过浮体顶部的多套锁定机构传递给浮升件。和卡接式的均压道理相同,可在锁定拴与锁定孔的传力面之间加入一块弹性垫块,使整个浮体产生的浮力能比较均匀地通过顶部各个锁定机构传递给浮升件框架。
正六棱柱体型的可拆半潜式基本块中的支撑件柱子设置有集中设置和边缘设置两种方式,通常两种方式同时采用,支撑件柱子的水平布置方式和正六棱柱体可拆浮升件框架中柱子的水平布置方式相同,即浮升件框架的柱子采用集中布置方式时,支撑件的支柱也同样采用集中布置方式;支撑件的柱子植根于浮升件柱子的顶部,通常为浮升件柱子垂直向上的自然延伸,同时在相邻水平拚接边框上也可按边缘设置的方式来设置一些装设有锁定机构的边缘柱子,柱子的高度应大于或等于最大浪高与平台底部保安浮体高度之和。
在正六棱体状非拆卸类浮升件中,它们既可单独设置有水平拚接边框或垂直拚接边框,也可同时设置有水平拼接边框和垂直拼接边框,各拚接边框都设有和相邻基本块连接的锁定机构;水平拼接边通常连接成一个封闭的圈樑,圈樑内设置以柱面相切或相吻接的方式紧密结合在一起的各种合适的非拆卸浮体,其柱面和梯形圈樑相切或相吻接的浮体也以紧密结合的方式和圈樑连接在一起,这些浮体最好为外形轮廓呈圆柱状或棱柱状或球状的内胎式可控复合浮体,圆柱状或棱柱的浮体除产生浮力外还能充当浮升件框架支柱的功能,为了提高非拆卸类浮升件的浮力可靠性,最好在各个浮体内腔中充填不渗水的轻质泡沫材料,或在其内腔中衬入相匹配的不容易漏水的一个或多个可充气内胎,还可既填充不渗水的轻质泡沫材料又衬入可充气内胎,这样,即使浮体腔壁有些破裂而漏水,对浮力也不会有多大影响另外,通过调节进入内胎的充气量,还可方便地使其浮力满足平台姿态控制系统的需要。上述内胎都采用坚韧而有弹性的橡胶或人工合成的高分子材料等制成,由于采用了柔软内胎,当内胎破裂时还可以通过潜水员在现场将其更换,使在硬件上为非可拆卸的浮体获得了具有可“软”拆卸的功能。
由非拆卸类浮升件及相应的支柱层和水上平台层构成的基本半潜体块,其用于块间拚接部位的拼接边框通常也都呈方便拚接的矩形或正六面形,当采用块连块的紧密拼接时,就没有方便的通道进入浮升件的底部,为了方便水下进行浮体软内胎的安装和维护以及输气管道、传感器电缆的敷设,通常在每个基本半潜体块浮升件(尤其是非拆卸类浮升件)中留有能满足上述要求的垂直通道井,以满足对复合浮体进行安装、维修及浮力监控的需要。
正六边形非拆卸基本块支撑件的支柱立于正六边形非拆卸浮升件的顶部,支柱的平面布置方式可以比较灵活,通常使用分散布置方式和集中布置方式,分散布置方式为分别在各个浮体顶部的中央部位设置柱子,集中布置方式为在浮升件的顶部把浮体按水平分布来划分成若干个区域,每个区域都包含有一定数量的浮体,并在每个区域的浮体顶部设置一块基座板,在该座板的中央部位设置一根集中支柱,该支柱能传送本区域浮体所产生的全部浮力,支柱的高度应大于或等于最大浪高与平台底部保安浮体高度之和倍。
正六边形非拆卸基本块平台由支撑件所支撑,平台为水平状的正六边形,它的垂直投影和整个基本块的投影相重合,平台的周边是一个兼有圈梁功能的正六边形拚接边框,使相邻块间紧密联系在一起的锁定机构被装设与拚接边框的下缘。
由各种体基本块拚接成平台时,并非一定要拚成中间没有间隔的无“缺陷”平台,相反根据实际应用的需要恰恰要在平台的内部少拼接一个或多个基本块,以形成一个垂直的空间通道来满足装设应用体所需要的空间;另外,一些载荷很轻的平台则可以按一定的水平间距专门空出很多不拼接基本块的间隔,形成一个有很多网眼的网状平台,或各个基本块中仅是底部的浮升件、支撑件呈网状分布而平台呈平板状的轻型平台。
尖Y形基本块由上述三个完全相同的正六棱柱体基本块以各有一条棱重合在一起以及顶端平台对齐的组合方式而制成的半潜式基本块,外观上它有十二条外棱、十二个外柱面,它的横截面轮廓为三个全等的正六边形以三个顶点重合在一起的方式拼接成各相邻分叉互成120度角的Y字形,Y形图案的每个分叉的顶部呈120度尖角,它的外围框是一个等边的凸十二边形,这种基本块由于在制造时这三个正六棱柱体已紧密结合在一起,从而既节省了六个柱面上的锁定机构,也使拚接成成的平台获得更高的总体强度。它同样既可制成可拆型基本块,也可以制成非拆卸型基本块,其构成的方法和正六棱体形基本块的构成方法完全相同。
平Y形基本块由上述四个完全相同的正六棱柱体基本块组成的Y字形十八棱柱体,其组成的特征是以一个正六棱柱体为中心,再在该柱体相隔一个柱面的三个柱面上都分别和其他相同正六棱体的一个柱面以柱面对贴和顶部平台对齐的方式拼接构成一个十八棱柱体,它横截面为一个等边的凸十八边形,其轮廓也呈Y状,Y形图案的三个分叉也以互成120度角的方式分布,事实上Y形图案的交叉中心和每个分叉就是一个完整的正六边形这种基本块由于在制造时这四个正六棱柱体已紧密结合在一起,从而既节省了六个柱面上的锁定机构,也使平台获得更高的总体强度。它同样既可制成可拆型基本块,也可制成非拆卸型基本块,其构成的方法和正六棱体形基本块的构成方法完全相同。
上述各种浮升件所使用的浮体通常为采用钢筋混凝土、金属、非金属和复合材料等来制成具有相对很大空腔的可密封壳体,浮体的外形轮廓通常为圆筒与两端用外突曲面(最好为外突半球面)作封头的圆筒状复合体或球状体;这些浮体既可以是全封闭腔体,也可以是上部密封底部有孔洞直接和腔外海水相连通的半密封腔体,并根据需要,在全封闭式浮体的腔体下部可装设有供腔体注水、排水的遥控进出水阀门和在其顶部装设有供腔体充管气、排气的遥控气阀以及相应的管道;而在半密封式浮体的腔体中为了安装方便和调整浮力的需要通常也装设有使其供腔体充、排气的遥控阀以及相应的管道同样为了清晰概念和便于理解,把各浮体按下述的特点作相应的分类。
第一,根据浮体与浮升件框架连接的特点来分,可分为非拆卸类浮体和可拆卸类浮体;非拆卸类浮体和浮升件骨架通常在制造时就紧密连在一起不能拆分,可拆卸类浮体则是与浮升件骨架分别独立制造的,浮体可以方便地在浮升件骨架上进行安装和拆卸,因此在现场就十分方便地把损坏或老化的浮体进行更换。拆卸类浮体根据其与浮升件骨架连接的方式又可分为系根式、卡接式、和锁顶式这三种基本方式,以及由这三种基本方式按两种不同组合而派生的复合连接方式,即系根卡式、锁顶卡式、系根锁顶式。并可按浮体和浮升件框架连接的方式更具体地对浮体进行称谓,如系根式浮体、卡接式浮体和锁顶式浮体等。
系根式浮体的的底端有一根系根杆(或成闭合环状的系根绳),一个固定于杆端的系根环,它们和固定于系根式浮升件底部网樑块上的U形系根叉、以及使系根环和系根叉产生耦合的系根拴这几大部分构成系根构件。在系根叉两臂靠近开口的部位都设有一个同一水平中心轴线的园孔,系根环能方便地从开口处插入U形固定叉中,系根杆(或系根绳)应有足够的长度,以提供安装和维修人员所需要的活动空间,在安装过程中只要调整浮体的浮力使系根杆端部系根环的轴线与下方固定叉两臂上园孔的水平中轴线重合时,便可把螺栓状的系根拴穿过这三个孔环,之后拧紧螺帽,在系根拴穿越端套入止退垫圈并从系根拴穿越端上的销钉孔插入防止垫圈从系根栓上脱落的销钉,从而完成系根式浮体和系根式浮升件的连接。
卡接式浮体一般为长圆筒形,圆筒的直径略小于浮体所在网眼内切园的直径,园筒的高度应略大于卡接时所跨越的浮升件框架正数层的高度,圆筒上端柱面周围有一层垂直于柱面的水平防脱支臂,水平防脱支臂的数目和浮体所在网眼的边数相同并且它们之间有着相同的相邻间距,每根水平防脱支臂的长度稍小于浮体柱面到网(眼)樑中轴线的距离且在端头有一个水平状的支臂防脱孔与水平防脱支臂相对应,在网眼每边的樑面上设置有一垂直防脱支墩,垂直防脱支墩顶部附近也有一个能与支臂防脱孔相匹配的水平状支墩防脱孔;安装时能使支臂防脱孔的中轴线与支墩防脱孔的中轴线重合,此时将一根防脱螺栓从这两个孔中穿过,使浮体的水平支臂与网眼樑面的垂直防脱支墩连接在一起,从而达到了防止浮体和浮升件骨架之间产生水平旋转脱离的目的,为了让防脱螺栓能跟随下述均压弹性垫片形变引起浮体相对于骨架的升降,支墩防脱孔为在垂直方向有较大尺寸的长孔;在水平防脱支臂下方分布有和浮升件骨架网樑快层数相同的升力支臂层,相邻升力支臂层之间的高度与浮升件骨架中对应相邻网樑快之间的高度相等,每层有和网眼边数同等数目的升力支臂,各升力支臂的支承面均处于各层樑快的下面,并通过一弹性垫快向樑快传递浮体产生的浮力,每一层的支臂都以相同的间距分布在浮体柱面上,防脱支臂和各层支臂的垂直投影均互相重合,每个支臂的水平长度略小于网眼樑的水平宽度的一半;把浮体安置到浮升件内时应先时升力支臂的水平臂指向网眼的角顶方向,让浮体进入浮升件骨架的定位位置之后再旋转浮体一定角度(四方形网眼的要旋转45度,正六边形网眼的要旋转30度)使各支臂都处于各网樑快的底部,各升力支臂与网状樑之间置有一弹性垫快,弹性垫快使整个浮体产生的浮力能较均匀地分配到各个升力支臂上。
锁顶式浮体一般也为长圆筒体或长棱柱体,圆筒的直径略小于浮体所在网眼的内切园直径,园筒的高度基本等于浮升件骨架的高度,棱柱体的横截面则和浮体所在的网眼形状相似并略小于网眼,浮体的锁顶式浮体顶部设置有一个帽状多边形小平台,平台的形状和浮体所处的锁顶式浮升件顶部网梁块的网眼相似,并刚好能置于网眼之中,小平台的上面各边和浮升件框架顶部网梁块的网眼各边都装设有数量合适且能相互配合的锁顶环,利用穿过这两个锁顶环的锁顶拴把浮体的浮力传递给浮升件的顶部的网樑快。需要指出的是,锁顶式浮体的锁顶机构和拚接边上的锁定机构的构造原理完全相同。同时采用和卡接式一样的均压道理,可在锁定拴与锁顶孔的传力面之间加入一块弹性垫块,使整个浮体产生的浮力能比较均匀地通过顶部各个锁顶机构传递给浮升件框架。
第二,按浮体自身的特点来分,可分为分立浮体和集成浮体,分立浮体就是在一个独立的浮体外壳内只有一个独立的内腔;集成浮体就是在由钢筋混凝土、金属、复合物等刚性较大的材料制成的一个大密封腔内再用刚性材料把一个大的空腔分隔成多个相互隔绝的小空腔;在集成浮体中,本发明认为最好采用大圆筒套小圆筒的园套园型和蜂窝型这两种型式的集成浮体。
圆套圆型集成浮体的特征是一个外围的大圆筒内套着多个圆筒,本发明认为最好采用一个大圆筒套一个有同一中轴线的中心小圆筒(通常中心小圆筒的直径略小于大圆筒直径的三分之一),再在大圆筒内壁和中心小圆筒外壁之间的园环状空间中以相隔一定的间距来设置n个(最好为四个)和大、小圆筒壁都相切的中间小圆筒;各个中间小圆筒之间既不相交也不相切,且它们的中轴线都平行于大圆筒的中轴线,各中小圆筒都和大圆筒等高,并且部以大圆筒的顶部封板公共顶部,这样大圆筒内便有2n+1个互相分隔的独立空间,当该浮体需要设置垂直通道井时,最好利用被夹在两个中间圆筒之间的空间,通道井的上下端都有一个圆形的用道口;集成浮体每个独立空间既可以是底部有开口直接敞开和海水相通的半封闭空间,也可是底部有密封底板的全封闭空间,在各个密封空间的密封底板上都设置有遥控进、出水阀门、遥控充气阀、遥控排气阀、相关的空气管道及水位传感器电缆等,这些相关的管线可以从垂直通道井进入浮体底部,也可以从大圆筒的外侧边进入浮体的底部;其中设于各密封腔体内的排气管道的排气口必须置于每个密封空间的顶部附近,使控制系统能方便控制各封闭空间所产生的浮力。
蜂窝型集成浮体以一个适合设计要求的基准正六棱柱体状空腔体为中心,紧挨着其各柱面拚接一圈和基准正六棱柱体一样的正六棱体,之后以同样方式拚接多圈这样的正六棱体状空腔体,直到设计所需要的n圈为止(n为围绕中心基准六边形的圈数,其取值为自然数),最终形成一个轮廓也为正六棱柱体状的集成浮体,于是整个集成浮体内便称为包含有[1+3n(1+n)]个基准正六棱柱体状空腔体的蜂窝体,上述仅为浮体的结构说面,实际制造时相邻的正六棱柱体状空腔体都使用这公共的腔壁,以获得最小的制造成本。每个蜂窝型集成浮体中最少要要留有一个既不封顶也不封底的“蜂窝”作该集成浮体所用管线及维修的垂直通道井,其余各个独立六棱柱体状空腔的顶部封板连成一体形成公共顶部封板,它们向下的“蜂窝眼”口同样既可以是直接敞开和海水连通,也可以有形成密封空间的的底部封板,在有密封底板时,每个“蜂窝眼”对应的密封口底板上都装设有遥控的进、出水阀门、遥控充气阀、遥控排气阀、相关的空气管道及水位传感器电缆等,其中的排气管道的排气管口必须置于每个六棱柱状密封空间的顶部附近,以便控制系统能可靠地控制各封闭空间产生的浮力。
在上述园套园型和蜂窝型着两种集成浮体的各小封闭空间内再设置软内胎时,各独立密封空间对应的密封底部上除了设有遥控进出水阀以外,还应设置便于内胎安装和维修的人孔门;非网状形平台所使用的集成浮体中要留有一个既不封顶也不封底的“蜂窝眼”作该集成浮体所用管线及维修的垂直通道井。
第三,按浮体提供浮力的稳定性来分,可分为恒浮力型浮体和非恒浮力型浮体;恒浮力浮体由产生恒定浮力的物体材料和收集这些物体产生的浮力的外壳来组成,浮体的外壳通常是由钢筋混凝土、金属、橡胶、复合材料等韧性较大的材料制成,外壳的空腔内用不渗水且比水轻得多的恒浮力材料(如特制的闭孔型泡沫塑料)来产生恒定的浮力,并将它们置于各种非恒浮力浮体的内腔中,最好将这些恒浮力材料装入网袋内后再以系根方式捆绑于浮体内壁下部特设的部位上,使相应的非恒力浮体变成恒浮力浮体;恒浮力型浮体在其外壁、内壁都破裂漏水时,都还能保持绝大部分浮力,因此恒浮力浮体的外壳只要起到固定恒浮力材料的作用并不一定要具有求良好的气密性,通常壳内外的压力相同,这使得其外壳形状可根据需要而灵活变化,并不一定要采用抗压性能优良的的圆柱状或球状外形;而非恒浮力型浮体内腔都充以空气来获得浮力,一旦密封空气的腔壳或内胎都发生破裂漏气时,其浮力会减少甚至完全消失。
第四,按浮体是否具有密封的充气内胎来分,又可分为内胎类浮体和非内胎类浮体,内胎类浮体通常是由钢筋混凝土、金属、复合材料等刚性较大的材料制成的一个可密封的大外壳,外壳的空腔内再衬入一个或多个采用气密性能优良质地坚韧而有弹性的橡胶或人工合成高分子材料等制成的内胎,外壳的底部设置有便于安装和更换内胎的可密封人孔门,可密封的大外壳和内胎都可以从压缩空气系统中获得产生浮力的压缩空气,由于使用了内胎大大提高了各类浮体的浮力保障能力,也使各种在硬件上为非可拆卸的浮体获得了具有可“软”拆卸的功能;第五,按浮体提供的浮力是否有调节能力来分,可分为浮力可调型浮体(简称可调型浮体)和浮力非可调型浮体(简称非可调型浮体);可调型浮体有一个由工程材料制成的可密封的外壳,在外壳包容的空间内有一个或多个独立的空腔,每个独立空腔都设置有向该空腔灌水、排水的进、排水管和充气、排气的充气管、排气管以及水位传感器和传送水位信息的传感器电缆等,其中进水、排水管道、和传感器电缆都在密封腔壳的底部接入,而充气、排气管既可以在壳体的底部接入,也可以在壳体的顶部接入,当排气管在底部接入时,腔内排气管的排气口要置于内腔的顶部;进水、排水管道和充气、排气管都设有相应的受平台姿态监控系统控制的遥控阀门;这些遥控阀可为电控型、气动型、液压型、电控气动型以及电控液压型等类型的阀门;而水位传感器则可以是电接点型、电磁型、光电型、超声波型、激光型等类型的水位传感器,并且既可以单独使用其中的一种也可按上述各种型号组合起来使用。分立浮体、集成浮体、内胎式浮体、复合浮体等都可以制成可调浮体。
第六,再按浮体分担的职能来分,可分为现役浮体、备用浮体和兼职浮体。现役浮体就是处于能提供有效浮力状态的浮体,备用浮体则通常不提供有效浮力而处于悬浮状态的浮体,兼职浮体是既能提供有效浮力又具有其他用途(如储存压缩空气或水下应用空间)的浮体,在现役浮体中又可分为基本浮体和调节浮体;各基本浮体共同承担提供整个平台本身及固定设施所需要的全部浮力,这是使平台姿态保持稳定所需要的最基本的浮力,基本浮体可由外壳破裂也能保持提供原本绝大部分的恒浮力型浮体、双功能浮体和非恒浮力浮体来担任,每个基本浮体通常都处于其所能提供最大浮力的状态,且是不能随便减少的;调节浮体则通过调节浮体内腔充气量的多少用以提供专门用来平衡平台中变化载荷所需要的浮力,它提供浮力的大小是受姿态控制系统所控制的;而备用浮体则在上述一些现役浮体(基本浮体和调节浮体)在发生浮力故障时能很快变成现役浮体,并完全补偿故障的现役浮体所失去的浮力第七,复合型浮体,它是由具有上述可调浮体、集成浮体、分立浮体、恒浮力浮体等各种特征按不同组合而成的浮体,如在集成浮体的各个封闭内腔里再增设内胎后便构成内胎式集成复合浮体,在分立浮体内增设一个内胎的便成为单内胎分立复合浮体,在分立浮体内增设两个以上内胎的便成为多内胎分立复合浮体,在浮体内腔中只填充部分恒浮力料材便成为准恒浮力复合浮体,在浮体内腔中既填充部分恒浮力料材又设置内胎的便成为内胎式准恒浮力复合浮体,复合浮体都具有很高的浮力保障能力。
由于采用仅有榫卯结构的基本块拼接的平台,其榫卯结构只能产生垂直方向和水平方向中的某一方向的锁定力,所以必须用锁定机构来弥补榫卯结构所缺方向的锁定力,锁定机构能阻止拼接在一起的基本半潜体块之间可能产生的垂直和水平方向的错动,使相互拚接的各基本半潜体块紧密地连成一个牢固的整体。因此各种基本半潜体块都利用锁定机构来获得各个方向的锁定力。锁定机构都设置在块间的水平拚接边框上或块间的垂直拚接边(支柱)上。位于水平拚接边上的锁定机构由两个横置的日字状(或目字状、或栅栏状)锁定环、一套可穿过锁定环中各个锁定孔的锁定拴、一套使锁定拴形成封闭状的封口横梁、一套根置于封口横梁和日(目)字形锁定环中两锁定孔之中间的“横笔划”之间的紧力支墩等组成,同理,位于垂直拼接边(块的角顶支柱和拚接边上的支柱)上的锁定机构的组成也完全相同,仅锁定环的“日”字从横卧的姿态恢复到直立姿态;其中的锁定拴既可以是分立的棒状型也可以是组合型。棒状锁定拴是一根和锁定环的锁定孔相匹配的棒状构件,棒中位于锁定孔内的部位由于既要承受水平的拉力又要承受垂直的剪切力,因而具有较大的横截面面积。棒的两端为连接封口横梁的螺杆,棒状锁定拴的数目由锁定孔数目的多寡而定;组合型锁定拴可以有U形(或∏形)和山字型两种,U形组合锁定拴适用于日字形锁定环,山字型组合锁定拴适用于目字形锁定环;为了使拼在一起的两块基本半潜体块获得足够的结合力,通常在拼接的两块基本半潜体块拚接边上方(或下方)的对应位置处固定着上述的一个或两个甚至多个能很好并排重合的横置立体日(或目)字形锁定环;在使用组合型锁定拴时,U形、∏形(或山形)锁定拴水平地从并排的两个日(目)字形锁定环的两(三)个锁定孔中穿过,锁定拴处在锁定孔中的这段要有较大的面截面积,使这段锁定拴既能承受防止块间相离的水平紧固力又能承受相邻块间上下错动所产生的垂直剪切力,而锁定拴靠近开口穿这段部位却为横截面积相对较小的螺栓,使这两段螺栓能穿过封口横梁上两个较小的水平连接穿孔,当拧紧螺栓上的螺母时,由组合锁定拴和封口横梁形成的封闭箍在水平支墩的作用下产生的水平紧固力使块间的两个锁定环不会出现相对的水平位移;在使用分立型锁定拴时要用两根(适用于日字型锁定环)或三根(适用于目字型锁定环)锁定拴穿过锁定孔后,再使两端封口横梁的连接孔套在棒状锁定拴两端的罗杆上,这样两条封口横梁和两(或三)条棒状锁定拴也形成一个抱住两个锁定环并呈口字状(日子状)的封闭抱箍,利用置于封口横梁与两个锁定孔夹着的“横笔划”之间的水平支墩,拧紧棒型锁定拴两端的螺母便可锁定机构获得水平紧固力,上述的锁定拴在进行具体设计时应使锁定拴在穿过锁定孔后,锁定拴的上受力面和锁定孔的上部内壁之间都留有一定的间隙,此间隙应能容纳使锁定拴与锁定孔不产生相对位移的楔形垫块对或液压式(或气压式)压力垫块;为了顺利装配锁定机构,通常先调节半潜体块浮升件的浮力,使两个锁定环的锁定孔中轴线能基本重合,这样锁定拴就能容易穿过两个不同半潜体块上的两个锁定孔,然后通过调整楔形垫块对的重叠厚度或调整输入压力垫块中工质的压强从而得到足够的压紧力来抵御块间出现的垂直剪切力,使锁定拴和锁定孔之间不能出现相对位移的空间,锁定机构从而获得阻止相拚接的块与块之上下错动的垂直紧固力。依照同样道理,上述锁定机构也能对拚接的积木元之间进行锁定。
上述各种基本块浮升件的顶部虽然都有相应的支撑件,但这些支撑件都有一些共同的特征,其特征是组成支撑件的支柱都立于浮升件的顶部,兼有垂直拚边功能的支柱一般都垂直地立于浮升件顶部的水平拚接边框上;各支柱均可采用金属、钢筋混凝土、复合材料等材料来制造,每根支柱应以最小的横截面来达到所需要的安全支撑强度;当使用的材质为钢筋混凝土时,支柱的主干最好是呈实心的圆柱状。每根支柱的高度应大于或等于最大浪高与平台底部保安浮体高度之和的1.1倍。姿态控制系统通常总是使整个半潜体平台的吃水线维持在浮升件顶部到保安浮体底部之间的半高位置处,这样即使出现设计所承受的最大浪高时,既能使处于平台下面的保安浮体底部不受到波峰处的浪尖冲击,也能使浮升件顶部不会在波谷处露出水面。当设计所承受的最大浪高等于地球上曾出现过的最大浪高时,则按此设计原则所制成的海上平台便可承受任何巨浪的考验。支柱构成的支撑件是整个半潜漂浮平台直接和起伏的波浪相交锋的部位,而支撑件中各支柱的体积与整个漂浮平台总排水量(体积)相比要小得多,平台整体由支柱受波浪起伏作用造成的起伏浮力的影响也就相对地小得多,且一般半潜式漂浮平台都建造得足够大,使它在水平的各个方向上的长度都远大于设计所承受波浪的波长,这样众多参差着的波峰和波谷对整个半潜式漂浮平台产生的起伏作用力基本上可互相抵消,所以平台即使在处于设计最大浪高时的环境下也不会出现什么大的颠簸,并仍能保持相当平稳的姿态。
平台受支撑件所支撑,它凌驾于海面上空,当支撑件按相应的最大浪高标准来设计时,能躲避此区域可能出现任何巨浪的袭击,所以平台可以成为水上应用体的理想依托基础;各种浮升件虽然有着形状不同的平台,但这些平台都有一些共同的特征,即基本块中的平台周边有和浮升件拼接边框一样的拼接边框,拼接边框的下缘都设有能和相邻平台相拼接的锁定机构的锁定环,平台既可以和支撑件连在一起制造,也可以单独制造,还可以和水上应用体组合在一起来制造。
保安浮体能在万一危急情况下向漂浮平台提供可靠的保安浮力,它通常是紧贴着漂浮平台底面安装的各种浮体,其中一些还可是既具有储存压缩空气功能又具有保安浮体功能的双功能浮体。
平台的稳定体有网状稳定体和柱状稳定体两种。平台的稳定体在平台突然受到使其倾斜的外力(如风力)作用时能自然地向平台提供一个与外力相反的附加浮力来阻止倾斜的发展,使平台不会出现不允许的倾斜而保持比较稳定的状态,它能为各种漂浮平台提供阻止倾斜的稳定力。由于本发明的漂浮平台在水面波浪起伏的这段垂直范围内均为体积相对很小不能产生多大浮力的支柱,这使平台有效地获得了不会随波浪上下颠簸的优良抗浪性能,但也大大削弱了漂浮平台对变化载荷(或称动态载荷)的稳定性,即平台在水平方向上的载荷发生相对较小的变化时或受外力(风力)作用时,平台却会出现相对较大的倾斜,这是我们所不希望的,也是我们要解决问题的关键,利用稳定体就能有效地提高漂浮平台的动态载荷的稳定性,它只能向平台的下沉侧提供浮力支持,以达到阻止倾斜的进一步发展的目的,它和姿态监控系统互相配合,可有效地使平台保持正常的平稳姿态。稳定体是一个平铺地漂浮在海面并占有很大水面面积而自身为全密封的网状浮体,它的网眼可为三角形或多边形等形状,网孔眼的等效孔径的尺寸远大于网线直径的尺寸,二者尺寸之比一般都在三以上,并且网眼还应满足让基本块的可拆浮升件从中穿越的要求;“织成”网状稳定体的线有两种线形,它们都由两条粗大的管状“纱”结合而成,这两条纱不是按常规以缠绕的方式结合成线,而是按照平行的方式结合成线,并根据这两条管状“纱”结合成线的特点,把这些线分成相贯型线和相切型线相贯型线是由两条平行的管状“纱”按柱面相贯的方式结合而成,而相切型线是由两条平行的管状“纱”按柱面相切的方式结合而成;而后用这些“纱”做材料制成构成稳定体的稳定元,稳定元也相应有相贯型稳定元和相切型稳定元,然后用这些稳定元拼结成所需要的网状稳定体;稳定元的形状呈一条简单的棒状,构成棒的两条管状“纱”的两端和中部两侧都有用于拼接的法兰,“纱”两端的法兰面垂直于“纱”的轴线,固定于“纱”中部两侧的法兰面平行于两条平行管状“纱”所在的平面;形象地说,相贯稳定元很像两个等高不等径且中心轴线平行而又在柱面并排相贯的巨大圆筒形罐头,在其横截面图上看,其中一个罐由于保持完整的园柱面罐壁而使截面呈一个园环状,另一个罐的圆柱面罐壁则在相贯线处被切开一道缺口并除去弧线较短的那一部分,使罐的横截面呈月牙状(事实上,在用金属板制作时这个月牙状不是切割出来的,而是用卷板机之类的专用设备加工出来的),然后在它们的相贯线和另一个完好罐的圆筒外壁严密地焊接在一起,再在两端用相应的月牙形或圆形的封板焊好后,稳定元便具有两个独立的密封舱;这两个舱中都装设有使姿态控制系统能实时感知内腔水位变化的传感器,横截面呈月牙形的密封舱作水舱,正常时它充满水沉没在水面下,并装设有电控的注水、排水阀、充气、排气阀等供姿态控制系统进行浮力控制;横截面呈园形的密封舱为气舱而浮于水面上,它还可兼有压缩空气系统中的储气罐的作用,在需要时其储存的压缩空气在件控系统的控制下既可向下面的水舱充入压缩空气来排水用以增加稳定体的浮力,还可以向其他需要压缩空气的浮体提供压缩空气,所以它也装设有电控充气阀、供气阀、水位传感器和压力传感器等器件。在把稳定元连接成柱网状的完整稳定体时,务必使各稳定元的水舱的纵轴线均处于同一水平面上,稳定体在靠近支撑层各支柱附近的部位应包固有用来防止跟支柱发生硬碰撞的弹性缓冲件(如废轮胎橡胶等);为了节省投资,在稳定体中有较长直线(或弧线)段的部位可用一根同等长度的金属或钢筋混凝土筒管,以相适配的圆形或新月形隔板将其分隔成具有和竹子的竹节结构一样的多个稳定元总成,其中水舱的半径大小按如下的原则来选择,就是使水舱注满水后整个稳定体的总重量刚好等于其全排水量的一半,(全排水量为整个稳定体全沉没于水时所排出的水量)。相切稳定元由两个中轴线呈水平状态且分布在同一垂直面上的两个以柱面平行相切的圆筒来构成,这样它的横截面便成一个和阿拉伯8字状形相同的特征。相切稳定元的法兰设置方式和相贯稳定元的设置方式相同。相切稳定元上方圆筒的空腔作气舱,下方的圆筒空腔作水舱,其中水舱的半径大小按如下的原则来选择,就是使水舱注满水后整个稳定体的总重量刚好等于其全排水量的一半。通过稳定元两端和中部的连接法兰使众多稳定元拚接成一张半浮态的巨网,巨网最外边缘都没有封闭环而呈长锥齿般的放射状,从而获得不随波浪起伏且又能通过具有弹性缓冲功能的柔性连接件向漂浮平台下沉的部位提供支持浮力的可贵性能。整个稳定体通过多个连接点用具有弹性缓冲功能的柔性连接件(即用弹性构件与缆绳或链条串联而组成的连接件总成)和浮升层顶部中专用的系固孔或横梁相连接。正常时网状的稳定体为半浮状态,并且从整张网来看其纵横方向上的尺寸都远大于设计所承受的最大波长,使得这张巨网中能包容众多参差起伏的波峰和波谷,波峰对稳定体的上推力与波谷对稳定体的下拉力基本上可互相抵消,由于具有上述的结构特征,稳定体才能名副其实地不随波浪起伏而稳定地处于海平面上,平常它和整个平台也没有发生什么大的相互作用力;在风力或平台变化载荷的作用下,平台出现倾斜或下沉时,稳定体能迅速地通过柔性连接件仅向平台中下沉的部位提供一个较大的附加浮力,用以阻止倾斜的进一步发展,达到使平台稳定的目的,也为姿态控制系统提供足够的调整时间让有浮力储备的可调浮体产生所需要的浮力来使漂浮平台恢复到正常的姿态。另外,在意外情况下,即浮升件中应该能产生浮力的全部备用浮体都充满空气后还不能补偿所失去的(或应增加的)浮力时,姿态控制系统还可以发出指令,利用压缩空气系统(或利用自身气舱储存的压缩空气)提供的压缩空气把稳定体下部水舱的水排出,以产生额外的补偿浮力来满足稳定的需要,因此稳定体还兼有第二备用浮升体功能。为了充分利用稳定体的效能,稳定体的气舱通常按如前所述过的把它设计成能兼作压缩空气系统的一部分储气罐。稳定体的排水量主要由整个漂浮平台所要承受设计最大风力时产生的倾覆力矩和在正常使用时漂浮平台上变化载荷的大小来决定。由上分析可知,稳定体是以静态的方式来向平台提供静态稳定浮力,它和由具有浮力储备的可调浮体在姿态监控系统控制下产生的动态主动稳定浮力一起共同使平台保持平稳定姿态,一般来说,在稳定体能提供最大的浮力范围内,平台倾斜越大它向下沉部位提供的补偿浮力也越大,它和在姿态控制系统下能产生补偿浮力的可调浮体联合起来使用,有效地提高了漂浮平台的应变能力、安全性和平稳度。通常,小型漂浮平台和使用中载荷有较大急剧变化的的漂浮平台,必须配备有相应合适的具有较大排水量的稳定体。
柱状稳定体为一个有较长线度的柱状空腔体,最好为长圆筒状内胎式浮体;众多的稳定体以均匀的水平间距分散地分布在浮升件的顶部,并象粗大的柱子一样高高地垂直伸出水面,它采用可拆卸方式植根于浮升件上,因而可以把坏的柱状稳定体方便地进行更换,当平台倾斜时,柱状稳定体可以向倾斜侧提供较大的稳定浮力;显然,单独一个柱状稳定体对克服波浪的颠簸力毫无作用,只有利用众多参差分布在波峰和波谷的柱状稳定体对平台整体的颠簸合力趋于零的原理来消除波浪对平台的颠簸力;除此之外,还可以使支撑件的支柱和柱状稳定体结合在一起,制成能产生有效稳定浮力的可密封的圆筒支柱,这种圆筒支柱最好采用内胎式浮体结构的可密封圆筒支柱,它具有节约材料和空间的优点,但也失去了可进行硬拆卸更换的优点。
水下应用体是利用整个漂浮平台所提供的水下空间的物体,这些物体都依附于浮升体上,它们相对于浮升件来说通常可细分为上置体、下挂体和嵌合体,上置体通常可为置于浮升件顶部用来储存液体囊袋、防止波浪在平台中要求的范围内传播的防浪栅栏(防浪墙)、用于吸收波能来发电的波力装置、海水温差发电装置、或用于养殖海产品的网箱等,下挂体或嵌合体是沉没于水中挂靠于浮升件下方或嵌合于浮升件之中能适用于各种用途并有一定独立性的构件(如时速达一万公里的水下超高速真空隧道交通线或与一般地铁相类似的常规交通线、货物输送管道、海水温差发电装置、用于能源装置的洋底冷水抽汲管等构件),这些水下应用体既可依靠主浮升件来提供浮力也可由自身装设的浮升件来提供所需的部分或全部浮力,甚至水下应用体本身不但不需要浮升件来提供浮力,反而能向浮升件提供浮力并成为浮升件浮力源的一部分、如水下交通隧道等就可以成为能向浮升件提供浮力的水下应用体,但它们和浮升件都有紧密的关联。
漂浮式平台的锚固装置子系统使平台固定于某一海区,它由可耐海水腐蚀的超高强度的金属或非金属缆绳、链条作牵系物,用巨锚或重物做成的锚固物以及由有拉紧功能的绞盘等构成,并根据当地海区的气象水文条件和海底的地质情况以及漂浮平台的大小等,可装设有多套锚固装置;使漂浮平台能经受各种风向来风的吹刮和海流的作用而不会发生不允许的漂移,能稳定地固定于预定海区。
漂浮式平台的姿态控制系统使平台各处的吃水线都保持在浮升件顶部到保安浮体底部之间半高位置处的平稳姿态,它由下面几个子系统组成,即压缩空气子系统、矢量推进器、由多个海面仪组成的海面指示子系统、由反映浮体内水位、压力及构件应变等变化的传感器组成的传感器子系统和由计算机或微处理器为核心的调整控制子系统等这五个子系统组成。由于气象影响、平台载荷的变化和一些现役浮体发生漏水等因素的作用,平台往往会偏离原来正常的稳定姿态,姿态监控系统就能根据上述因素的变化,可实时、主动、有效地使平台恢复平台的正常姿态。
海面仪是姿态监控系统判断平台各部位沉浮的基准,它能在汹涌澎湃的海面中提供一个十分平稳的实际海面。海面仪分成有就地类和异地类这两大类;异地类海面仪由卫星的定位系统(即GPS)组成,它不但能检测平台的沉浮而且也能检测平台的水平漂移。就地海面仪,顾名思义,它就是设在平台自身上的海面仪,就地海面仪有深海型和在深海及浅海均可使用的通用型两种。
深海型海面仪结构较简单,它由一根深海海水连通管和一个生成局部平稳海面的长圆筒密封腔壳所组成,深海海水连通管长200多米,并垂直伸入受波浪影响很微的200余米以上的深水中,在深海端的管口固定有一个防止异物堵塞的网罩,在处于海面的这一端通过法兰(或专门的管道连接件)和一根被置于与海面波浪相隔绝的长圆筒形密封外壳内的海面指示管相连通,这样海面指示管内所得到平静的水面就代表了实际的海面,圆筒形密封外壳垂直地固定在支撑件的支柱上并使外壳的顶部靠着平台的底部附近,通常圆筒形密封外壳的长度略小于漂浮平台底部到浮升件顶部之间的距离,外壳内的海面指示管长度比外壳略短一些,使海面仪具有尽可能大的量程,其实长圆筒形密封外壳的长度仅和腔壳内所使用的水位传感器型号及设计的量程有关,当采用较小的量程和体积较小的水位传感器时整个海面指示仪的长度会变得较短,各种海面仪在安装时都应使其量程的中值(或称0刻度)处和半潜体平台正常吃水线相重合;密封腔体内装设有对海面指示管内的海面水位进行监测的水位传感器,水位传感器可以采用电接点型、电磁型、光电型、超声波型、和激光型等型号,或是上述各种传感器的有机组合,最好采用量程大、精度高的激光型水位传感器。海面仪圆筒形密封外壳腔体的上端部有一个便于安装和维修水位传感器的端盖,端盖和主腔体通过法兰来连接,这两个法兰之间加入密封垫来密封,在法兰下方附近有两个开孔,一个用来安装传感器电缆插座,插座和外壳壁之间要用密封垫或其他方法进行密封,另一个用来引入一截小口径的连通管,此管一端的外壁和海面仪外壳壁严密地结合在一起,另一端通过管件连接器和一个电控三通阀的出口相连接,三通阀的常通进口也通过管件连接器和一根大气连通管相连接,大气连通管向上通到平台底部后有一个使管口向下一百八十度的弯头,三通阀的常闭进口通过管件连接器及相应的管道和专门用于检测海面仪的压缩空气系统相连接;用于检查海面仪的压缩空气系统的气源,由向浮体充气的压缩空气系统主母管通过减压阀来获得;正常时海面仪的圆筒形密封外壳的内腔通过电控三通阀的常开通道和大气相通,以保证仪器的正常工作,当需要检查某个海面仪的海水连通管是否被堵塞时,只要接通该海面仪电控三通阀的电源,切换阀体的状态,即三通阀在使海面仪内腔和大气隔绝的同时又使内腔和检查海面仪的压缩空气系统接通,内腔的压力升高,如果海面仪的海水连通管内的水面很快下降,则表明伸到海中的连通管没有被堵塞,反之,则表明此管已被异物堵塞或是腔体密封性能不好,这样可以经常而又方便地检查海面仪的完好性,并及时进行相应的处理;当然,在进行检查海面仪的完好性时,海面仪指示的海面值是不真实的,应该把它屏蔽掉,而不往姿态控制系统馈送,以免控制系统产生错误的决策。
通用型海面仪用于浅水和深水海域,它由上下两部分组成,它的下部是一个章鱼状的海面感受器,其上部是一个生成局部平稳海面的长圆筒密封腔壳。密封腔壳的结构和深海型海面仪完全相同,即密封腔内套有一根代表实际平静海面的海面指示管和设置有检测平静海面变化的水位传感器,不相同的仅是圆筒密封外壳下端的的海水连通管这部分,外壳内的海面指示管从壳体下端引出后不是像深海型一样只和一根连通管相连接,而是和一个章鱼爪状的海面感受部件的顶端相连接在一起,海面感受部件的中央有一个可分出多条分支管的联箱(它相当于章鱼的身躯),所谓联箱就是一截在外侧圆柱面上钻有多个分接孔的封底园管(联箱的中轴线在安装位置时呈垂直状态),然后象章鱼的八条长爪一样,再从联箱的分接孔上连接出多条(不限于八条)长度和内径都相同的分支取样管;各分支取样管的末端也都套有一个防异物堵塞的网罩,并申向联箱的四面八方的不同部位水中,并且各分支取样管末端都被固定在浮升件底部尽可能深的同一深度上,安装后各分支取样管都必须呈单调下降状态(某些部位过长的管子盘绕成螺旋状),并保证使气泡在管内没有停滞的地方,让管内都充满水;各分支取样管末端到分支联箱中轴线与分支管末端所在的平面的交点的距离应分布在设计的最大波长到零这段区间内,它们之间既可按随机分布方式来取值,也可以采用模数转换的等间隙分布方式来取值;分支取样管以海面仪的轴线为中心向四方伸出,分支取样管的数目越多从海面仪密封腔内海面指示管中得到的基准海面就越稳定;分支取样管的数目根据不同用途的平台可灵活变化;通过仪器内的水位传感器对此基准海面进行检测便可感知该海面仪所处部位的真实沉浮值,利用电缆将此沉浮值传送到平台姿态控制系统去,作为姿态控制的依据。
漂浮平台的矢量推进器用来抵消使平台产生水平漂移的外力,由于受不可避免的海流和风力的作用,平台会产生小则十几米大则几十米甚至上百米的水平漂移,这样幅度的漂移是平台的锚固装置系统所难以消除的,同时对一些要求高稳定度的用途来说也是不允许的,因此必须使用能产生全方位推力的矢量推进器来让平台达到某些用途所要求的稳定度。螺旋矢量推进器是由内燃机或电动机驱动的螺旋桨推进装置,推进装置的原动机可设置在一个基座上,固定于海上平台上的水平状园环形或半圆环形的轨道支撑着原动机的基座,(当内燃机产生的转距通过能在输出端实现正反转向变换的变速箱来传送时或采用直接用电动机产生转距时,支撑原动机基座的轨道可为半园环形),整个基座在牵引装置的作用下可以在园环形轨道上绕着环形轨道的圆心来回转动,原动机水平轴输出的动力通过有调速功能的液力耦合器传送给上置齿轮箱的水平输入轴端,齿轮箱内的锥形齿轮付把水平转动变成垂直转动并传送给垂直向下的输出轴端,且这个垂直向下的输出端务必要位于园环轨道的园心上,上置齿轮箱的箱体固定在和原动机的同一基座上,一根垂直套筒的上端套住上置齿轮箱下部垂直向下的输出轴端并和上置齿轮箱箱体连接在一起,该套筒的下端套住下齿轮箱的输入轴端并和下肢齿轮箱箱体连在一起;(当原动机采用立轴的电动机时可不使用上置的齿轮箱),处于套筒内的中间传动轴的两端分别和上齿轮箱的输出轴端和下置齿轮箱的输入轴端相连接,中间传动轴上下两端和中间部位都由被固定在垂直套筒内的轴承所支承,中间传动轴在套筒内垂直地伸入海中,下置齿轮箱的输入轴端接受中间转轴传送的转距并通过箱内的锥齿轮付把它传送到水平状态的输出轴端上,下置齿轮箱的水平输出轴端连接水平状的螺旋桨转轴,螺旋桨的水平转轴由固定在水平套筒内壁的轴承所支承,水平套筒的一端套住下部的锥齿轮箱的输出轴端并固定在下部的锥齿轮箱箱体上,水平套筒的另一端通过一斜撑和垂直套筒连接在一起,形成一个稳定的三角形结构;垂直套筒和垂直中间传动轴的长度应能使整个螺旋桨都处于最大波谷的下方,让螺旋桨不会在波谷处露出水面,以获得稳定的矢量推力;垂直轴套的上下两端由固定于平台的两个轴承所支承,原动机通过上端齿轮箱和垂直套连成一体并可随机座一起整体绕着园环轨道的圆心转动,从而使螺旋推进器产生所需要的矢量推力,或形象地说整个螺旋矢量推进器装置就是一个巨大的艇尾机,使它能方便地产生全方位的水平推力;螺旋矢量推进器以配对的对称形式分布在整个平台的纵中轴和横纵轴的两侧,以获得控制系统所需要的补偿推力。
另外,为了让姿态监控系统能正确实时地感知螺旋矢量推进器的螺旋桨水平轴的所处的方位角,还应设置相应的方位传感器。方位传感器有磁感应式和光电式两大类。
磁感应式方位传感器由一块永久磁铁和多个磁敏感元件组成,磁敏感元件可为干簧管、磁敏二极管、磁敏三极管和或霍尔元件等,磁敏感元件以相邻元件之间具有同等间距的方式分布在环形轨道的外边或内边的水平圆环(或半园环)上,水平圆环的园心的垂直投影和轨道园环的圆心的垂直投影相互重合;永久磁铁被固定在从基座中伸出的小支臂末端,小支臂的长度应能满足使永久磁铁扫过磁敏感元件时该元件的物理状态产生明显变化。
光电式方位传感器由一个能发射红外线的光头和多个对相应光头发出的红外光敏感的光敏元件组成,它的元件布置方式和磁感应式方位传感器的元件布置方式完全相同。具体地说,就是红外光敏感元件以相邻元件之间具有同等间距的方式分布在环形轨道的外边或内边的水平圆环(或半园环)上,水平圆环的园心的垂直投影和轨道园环的圆心的垂直投影相互重合;红外光头被固定在从基座中伸出的小支臂末端,小支臂的长度应能满足使红外光头的光线扫过红外光敏感元件时该元件的物理状态产生明显变化,而又不至于碰到敏感元件。
方位传感器不仅使姿态监控系统能了解各个矢量推进器的螺旋桨水平传动轴现时所处的方位角,而且还能充当向导指引姿态监控系统来获得所需要的矢量推力,以满足平台稳定的需要。
姿态监控系统中的压缩空气子系统的供气主母管可采用单主母管制式或分段主母管制式,在分段主母管制式中,每段主母管都通过阀门和一台或多台供给气源的空气压缩机、一条或多条小区储气小母管、一条或多条小区供气小母管以及左右两端的分段主母管相连接,具体地说,就是由空气压缩机送出的压缩空气经一个遥控气源阀和一个单向阀输向本段压缩空气主母管内;位于本段主母管两端装设有两个遥控分段阀,利用它们可以把本段母管和相邻的左右各段主母管方便地进行各种方式的连接和分隔,以提高整个压缩空气系统气源供给的可靠性;在主气母管和每条小区储气小母管之间装设有一个遥控交换阀,每条小区储气小母管和本小区的各个储气罐之间都有一个遥控进出口气阀,利用交换阀和各储气罐的进出口气阀,既可以把主母管上的压缩空气输送到并接于储气小母管上的各个储气罐中,(这些储气罐既可以安装在浮升件中也可以安装在平台底下),另外在需要时还可以通过软管把压缩空气储存在稳定体的气舱内,这样其他段主母管需要压缩空气时可把本段各储气罐内储藏的压缩空气反过来向相邻段主母管供气;在主气母管和各小区配气小母管之间连接有一个遥控主供进气阀,而在小区储气小母管与小区配气小母管之间又连接有一个遥控储供进气阀,利用这两个进气阀能使小区配气小母管能方便地既可从主气母管获得压缩空气也可从储气小母管获得压缩空气,大大地提高了小区配气小母管向本小区浮体供气的可靠性;在小区配气小母管上并联地装设有多条向可调浮体充气的分支管道,每条分支都连接由一个遥控充气阀,充气阀的另一端通过法兰、管道等管路组件和各可调浮体内腔相连通,姿态控制系统在需要时对各浮体的遥控充气阀和遥控排水阀进行控制,便可使可调浮体产生所需要的浮力。为了使姿态控制系统能了解压缩空气子系统的状况,在各段主母管、储气小母管、配气小母管、储气罐及压缩空气机的出口管道等部位均装设有压力传感器,并利用电缆把这些压力传感器和姿态控制系统连接起来。
传感器系统包括浮体和稳定体中的水位传感器、反映压缩空气系统各部分压力的压力传感器、反映风向和风速的风向传感器及风速传感器、以及反映海流的流速及流向海流传感器等,这些传感器都有成熟的产品,本发明说明不打算赘述。
调整控制子系统采用微电脑对各种传感器传送来的信息进行综合分析处理,并及时发出相应的控制指令使平台保持正常的平稳姿态,因此它是平台姿态监控系统的大脑。例如,它能根据各个浮体内水位传感器和平台各处海面仪传送来的信息,能迅速确切感知因漏水而失去浮力的故障浮体和平台各处的沉浮值,并马上发出浮力补偿指令,使故障区域的一个或多个备用浮体进行相应的充气、排水作业,迅速产生与失去的浮力相等效的浮力,平台便恢复到原来的平稳姿态;如果是可拆卸类的浮升件或内胎式浮体,在事后天气条件好时,潜水作业人员便可在现场方便地把故障浮体进行更换处理,整个平台又恢复到原来的健康状态。另外,在平台各有关的樑柱和基本块的拼接点等关键部位都装设有反映受力构件变形及位移的应变传感器,平台姿态监控系统根据各应变传感器传送来的信息进行监视,当应变值超出设定的范围时,姿态监控系统在发出告警的同时还可及时调整各相关处的浮力,免除局部构件承受太大的甚至超过额定的应力,以确保各构件的安全并提高整个平台的寿命。当平台下沉时稳定体仪为平台中处于下沉方向的部位增加浮力支持,以阻止倾斜的进一步发展,同时姿态监控系统可采用典型的比例积分微分调节方式进行浮力调节,使处于下沉部位浮升件中的可调浮体或备用浮体较快地产生相应的补偿浮力,这种现场的实时自救能力能很快地让平台主动恢复到正常姿态;在倾斜较大的情况下,即与下倾部位对应的备用浮体全部都充满气提供了最大的备用浮力后,而平台下倾部位对应的稳定体却将要全部沉没于水下时,平台姿态监控系统便发出指令,排出处于平台下沉部位的稳定体中水舱的储水增加稳定体的浮力,使平台得到由稳定体水舱提供的第二备用浮力的支持,适当配置备用浮体的数量和稳定体的大小,完全可以保证平台平稳的需要;而安装于平台底部的众多保安浮体(包括压缩空气系统的储气罐)能使在极意外的情况时向下沉到此位置的平台得到足够的保安浮力,这样对整个半潜漂浮平台来说,就有位于浮升件中众多的备用浮体、位于海表面的稳定体及安装于平台底部众多的保安浮体这三道后备浮力组成的保障关口,使漂浮平台不仅能长期稳定地处于狂风怒涛的海面上,而且还可以战胜巨大的海啸,成为不会沉没的漂浮岛。
着床式固定平台是由站立在海床上的着床式基本半潜体块作支柱而构成的平台,平台上设置有由压缩空气系统、垂直检测仪、定位仪(如由超声波海底定位仪、GPS、天文定位仪、陀螺仪等有机组合而成的定位系统)、矢量螺旋推进器和微电脑等组成的姿态控制系统,以及防止平台在强风、海流的作用下出现不允许倾斜的锚固系统。和漂浮式海上平台一样,着床式固定海上平台也是采用钢筋混凝土、金属、复合材料来制造。概括而又形象地说,着床式固定海上平台就是底部长着多条能站到海床上的长腿的漂浮式海上平台,所以构成着床式固定海上平台的各个着床式基本半潜体块实际就是立于海床上的巨大支柱,支柱主干的顶部侧壁设有一些俗称为“牛腿”的支墩,通过这些支墩来支持海上平台的横梁,支柱的高度起码要大于工作海区的水深、设计承受的最大浪高、最大潮差以及平台在最大载荷时出现的最大下沉量这四者之总和,在主干低于最大波谷的周围通常设置有可产生附加浮力的附加浮升体,附加浮升体可具有和半潜式基本块的浮升体同样的结构。
构成着床式固定平台的着床式基本块在未着床前和漂浮平台的漂浮式基本块一样,都能以半潜的状态漂浮于海中,但其主干所呈的形状和漂浮平台的基本块的形状相比要显得单调得多,通常都呈细长的竹竿状,在设计最大波谷底部的主干周围一般都设置有结构和漂浮式基本块浮升件相同的附加浮升件。着床式的基本半潜体块主干都有很大的轴向与横向的尺寸比,在制造、拼接、和运输时其纵轴线都呈水平状态,拼接好的着床式基本半潜体块形成棱柱体状的平台支柱集合,这个棱柱体状的支柱集合在到达使用场所的海区后,通过浮力控制使支柱集合在海水中从水平状变成垂直状态,并能在现成的柔软海床上站稳脚跟成为平台的支柱,而后利用它们构筑着床式固定海上平台。着床式海上平台中也有使平台保持垂直姿态的姿态控制系统以及锚固系统,锚固系统用来增强抵御洋流和风力对平台产生弯曲力矩的能力。这种方式免除了采用常规方式处理柱子基础所耗费的大量资金和时间,同时在不需要时,只要卸去平台上的载荷(必要时也可把平台层拆除),再向这些柱子的各个密封间隔充入足量压缩空气使整个组合柱子从新漂浮起来,到新的海区去安家落户。
着床式基本半潜体块其主干的结构就和一根竹竿一样,在一根管子内有着多块竹节般的隔板把它分隔成多个相互独立的封闭的空间间隔,每个间隔都有足够大的空腔使得各个空腔在充满空气后整个着床式基本半潜体块起码都能很好地漂浮于低盐度的水中,最好能使其全排水量与其自重之比达到2以上;每个间隔都装设有控制本间隔浮力大小的有关装置,即位于间隔底部的进出水遥控阀(或进出水孔)和对间隔进行充气、从间隔顶部进行排气的遥控阀及管道等,这些管线都和半潜体块主干牢固地连在一起并从平台端引出连接气源(和控制线的接口;在用于极深海域的着床式的基本半潜体块中,因向着床式基本半潜体块底部浮升间隔充气的气压高达1000多倍的大气压,因此有必要把整个深度按阶梯方式来划分成个数适当的深度区间,不同深度区间内的间隔用压力不同的压缩空气母管来供气,以降低成本和提高安全性;每个间隔都可以按复合浮体的标准来设置,例如,可以采用充气内胎式的方法使其获得的浮力具有间隔外壳和内胎所组成的双重保险,也可以在每个间隔内的顶部固定一定能产生的恒浮力的材料,这时每个间隔在制造时其底部侧壁上必须留有便于向间隔内放置内胎或恒浮体的门孔和设置控制本间隔浮力的进出水阀、充气、排气阀等部件,门孔的边缘有密封件,门孔的门向里、向外开均可,但要保证门有完好的密封性。根据需要每个着床式海上平台一般都由三个或多个着床式基本块作支柱,当然某些载荷较小的平台只使用两个甚至一个着床式基本块作支柱也未尝不可,为了使各着床式基本半潜体块构成的根柱子相互间能很好地结合成一个整体的棱柱状支柱束,每个着床式基本半潜体块主干的柱面上按轴向分布有多层完全包容主干横截面的小平台,各小平台的垂直投影都能重合在一起,小平台最好为等腰梯形状,基本块的中轴线都垂直于小平台并穿过小平台的内切园的圆心,各小平台的中心平面最好和“竹节”(即隔板)的中心平面相重合;当所有的需要设置小平台的“竹节”都已全部分布有小平台并确有需要时,才在两“竹节”间的部位设置小平台(但并不意味每个隔板处都一定有一个小平台,小平台数目的多寡完全根据具体需要而定),相拚接的各着床式基本半潜体块上各对应层的小平台的中心点按相邻连接的方式一般可以连成一个封闭的三角形或平面多边形(只有少于三个着床式基本半潜体块作支柱的情况除外),本发明认为最好是各小平台的中心点能连接成一个等边三角形或平面等边多边形;因此各小平台最好都为具有同一大小的等腰梯形(可把矩形看成是底角等于90度的等腰梯形,而在只由两个着床式基本块相拚接时,小平台一般为半圆形),此梯形底角的大小随平台支柱的多寡而定,当平台设计需要的支柱(即着床式基本块)数目为N时,则等腰小平台底角β的大小为(180-360/N)/2度,每个梯形小平台的两腰边上都有一些构成块间锁定机构的锁定环,与半潜式基本块用锁定机构来实现块件连接的这个方法相同,各相拼接的着床式基本块也是利用有腰边上这些锁定环所组成的锁定机构来实现块间的紧密连接的,这样由N根拚接在一起的着床式基本块主干便形成了具有N棱柱体状的大支柱,半潜体块主干则刚好处在这个棱柱体的棱上;由于每对应层的梯形小平台都能紧密地拚接在一起形成一个N等边形环,这些环可防止各着床式基本块的块间旋转和向中心方向的倾斜,为了更有效防止各基本半潜体块向外分离,使它们能更紧紧地抱合在一起,最好在各层等腰梯形小平台的上方从外面环绕全部柱子设置一个能在现场产生足够抱合力的抱箍(通常利用抱箍接头处的螺杆来调节抱箍的有效周长而获得抱合力);上述的拚接工作都是在水中把各个特别长而又十分笨重的着床式基本块通过调整块中各部分浮力大小的方法先让它们变成只有些小浮力或接近悬浮状的水平姿态后方能容易进行,同理,也是利用调整各部分浮力大小的方法使自重达数千、数百万甚至数千万吨的巨大着床式基本块集成体在水中绕其中心轴旋转或使其中心轴从水平状态变成垂直状态。各基本半潜体块的底部都有一块扇形的基座(在两支柱平台中每根支柱的的底部基座为半圆状),它的面积和各个等腰梯形小平台相比要大很多,以便直接从较柔软的海床表面获得足够大的支撑力,扇形(或园环段形)基座圆心角α的大小和上方等腰梯形小平台底角β大小的关系是α=180-2β,基座和海床接触的底面上分布有很多能从柔软的海床中获得支撑力和附着力的杯状吸盘。每个着床式基本块和半潜式基本块一样既可一体化的模式也可采用积木化的模式来构成,积木化的模式就是把整个着床式基本半潜体块按轴线的方向分割成多截的着床式基本半潜体积木元,各截积木元之间通过法兰来连接,这法兰不但在轴向上具有连接本块各积木元的功能而且在横向上还具有连接相邻基本块的功能,因此这些法兰的外缘一般不是传统的圆形,而是呈有一定要求的梯形状。利用由多个着床式基本块组成的集成支柱就可以构筑着床式固定海上平台。这种平台在载荷的作用下,由于个支柱所处海床支承能力的差异和平台上各水平位置的荷载差异,各支柱可能会出现不均匀下沉,随之平台也会产生一些倾斜,这对一些用途来说是不允许的;为了监测这些倾斜并把倾斜在萌芽状态时进行修正和消除,必须利用平台姿态控制系统来承担这个任务。为此需要在平台上设置一些感知平台倾斜状况的垂直度检测仪和使下沉部位的支柱本身获得实时更大支撑力的压缩空气浮力补偿装置。当海床较软而平台又需要有大的荷载时,还可以在每个着床式基本块略低于最大波谷部位的周围(通常在垂直相邻的两个小平台之间)设置附加的浮体,这些附加浮体实际上就起到漂浮式海上平台中浮升件的作用,借助附加浮体产生的适当浮力来满足平台大载荷的需要和调整各着床式基本块对海床的压力,使各块在海床上的下沉量基本相同,从而让整个平台能保持良好的垂直状态,或换个角度来说,海床仅承担平台的一部分载荷,其地部分的载荷都由平台腿部和附加浮升件所产生的浮力来承担。在这里应指出的是,平台的姿态控制系统应该使附加浮体产生的浮力能动态地跟随平台载荷的变化,否则在平台上的重载荷被卸去后,着床式固定平台在附加浮体产生的浮力和基本块自身浮力的共同作用下很可能会漂浮起来而发生移位,这在某些用途是不允许的。由于在深海区的着床式固定海上平台都有一些很长的“腿”,因而其挠度比较大,海上平台在风力、洋流的作用下会出现水平偏移或摆动,这种小范围的偏移光靠锚固系统难以克服,尤其是当要求有较高的定位稳定度时,姿态控制系统必须借助定位仪来监测平台的偏移矢量,并以此偏移矢量为依据使安装于通过平台相向两侧边上方位角刚好相反的一对或多对矢量螺旋推进器产生一个恰好能和偏移外力相抵消的补偿推力,从而使平台获得所需要的水平稳定度。
着床式海上平台姿态控制系统的压缩空气子系统所提供的压缩空气主要用来调节着床式基本块内各密封间隔及其块外周围附加浮体的浮力。这个压缩空气子系统和漂浮式海上平台所使用的压缩空气子系统完全相同,不必在此赘述。
着床式海上平台姿态控制系统中的螺旋矢量推进器和漂浮式平台所使用的完全一样,同样不再赘述。
着床式海上平台姿态控制系统中的垂直检测仪由底板、外壳、摆状垂直基准件、测距探头、支架、阻尼液等部件及材料构成。底板有多个用于固定仪器的地脚螺丝孔,底板和外壳的底部紧密连接在一起。外壳可分成上下两部分,上下两部分通过它之间的连接部件(如法兰)可构成一个密封腔壳体,腔壳体的上部分为可盖住整个支架的杯状罩,罩顶部的中央有一个圆形的透光窗口,通过此窗口可以清楚看见罩内罗盘所指示的方位;下部分的壳体兼作仪器的基座,基座呈广口容器状并盛载有粘度较大的阻尼液体,阻尼液体主要是对摆状垂直基准件可能产生的摆动进行阻尼,在基座上方边缘有一个用于传感器的电缆连接插座,容器内固定着一个由三根小支柱和一些横梁构成正三棱柱状的直立支架,支架顶部有一小平台,小平台顶部设置有一个指示地理方位的罗盘。支架顶部小平台下面的中心点为垂直基准件的悬挂点。摆状垂直悬挂件和摆有些相似,它由一根相当于摆杆的细长螺杆、一个位于摆锤位置的阻尼件、一个位于摆杆中下部位圆柱状垂直基准件、一个拧在摆杆顶端的杯状悬挂螺帽以及一截从悬挂螺帽顶部中心孔穿过的悬挂线(绳)等组成;摆杆下端的摆锤位置处是有较大垂直表面并靠自身重量沉没于阻尼液中的阻尼件,阻尼件的上端面中心有一个和摆杆螺纹相配合的垂直连接螺孔,阻尼件沉没在阻尼液时不存在由它形成的气室并且整个阻尼件的重心必须位于连接螺孔的中轴线上,摆杆的下端拧入这个连接孔内使摆杆和阻尼件连成一体;圆柱状垂直基准件的圆柱表面很光亮,圆柱的中间有一个和摆杆螺纹相配合的螺纹孔,螺孔的中轴线和圆柱体的中轴线互相重合,圆柱状基准件一般拧在摆杆的下部(即靠近阻尼件的上方);杯状悬挂螺帽很象一个圆筒形的杯子,杯子的内壁也有能和摆杆的螺纹相适配的内螺纹,正常使用时杯子的底部朝天,杯底的中心有一个供穿悬挂线的悬挂孔,悬挂孔的中轴线和杯状悬挂螺帽螺纹的中轴线互相重合;比悬挂孔径稍小的悬挂线从悬挂孔中穿过,悬挂线的一端系有一根阻止悬挂线从悬挂孔滑出的小棒,然后把穿有悬挂线的杯状悬挂螺帽拧到摆杆的顶端,整个垂直悬挂件便利用悬挂线系固在直立支架的顶部平台中央的下方,通过调节悬挂线的长短,使垂直悬挂件下端的阻尼件完全浸入大粘度的阻尼液中,并使阻尼件在仪器的测量范围内不会碰到其他构件,这种设置使圆柱状垂直基准件的圆柱面时刻保持垂直状态。适当增加包括有效悬挂线在内的整个垂直悬挂件的长度,可提高仪器的灵敏度;在正对着圆柱状基准件中间的位置的外围的正三棱柱状直立支架的三个柱上装设有一个圆心位于垂直基准件的圆柱中轴线上的园环状平台,园环的内径是垂直基准件的圆柱直径的1.2倍以上,安装时应使园环平台处于初设时所需要的水平状态;固定距离传感器的支座被园环平台面支托,并通过调节罗杆能使支座按园环平台的径向作精密移动,而安装在支座的这几个距离传感器主要用来检测它们各自到垂直基准件圆柱面的距离,距离传感器要求有较高的精度,可采用激光型、超声波型等类型安装在园环形平台上的距离传感器通常有两个、三个或三个以上等不同数目,它们都以相同的间隔均匀地分布在园环平台上。有两个距离传感器的只能构成一维垂直检测仪,即它只能感受连接这两个距离传感器探头形成这条直线段端的相对沉降。有三个及三个以上距离传感器的可构成二维垂直检测仪,它能感受它所在的平面所出现的倾斜方位和倾斜值。上述这些距离传感器的检测探头到圆柱状垂直基准件圆柱表面的初始距离通过调节螺杆可精确调节,初始设置时应使各距离传感器的检测探头到圆柱状垂直基准件圆柱表面的初始距离都相等,并且在固定二维垂直检测仪时借助罗盘最好以使尽可能多的传感器所处的方位角和着床式固定平台各柱子所处的方位角相对应(或达到相差角度尽可能小的最佳对应),在不能兼顾时,起码应使其中的一个传感器的方位角和平台的某一根柱子的方位角相同后,才把垂直检测仪固定在平台上;在采用一维垂直检测仪时需要两个或两个以上组合起来使用,它一般都安装在平台的各个边上的中间位置附近,在进行一维垂直检测仪的安装固定时,应使其两个距离检测探头所在的直线尽可能平行于其所在的平台边这样,当平台中某一根柱子产生相对较大的下沉时,平台出现相应的倾斜,和这根柱子呈最佳对应状态的传感器到基准圆柱面的距离便变最小,平台的姿态控制系统以此为依据,把压缩空气打到该支柱本身的各个间隔或外面附加浮升件的浮体内,使该支柱得到相对较大的浮力(即减少该支柱对海床的压力),直至让平台恢复到原来的垂直状态。由于悬挂点到传感器所在的原始水平平面的高度h为已知值,此值和传感器检测到的最大水平偏移值进行比较,还可以相当准确地以定量的方式检测出平台的倾斜角度,因此该垂直检测仪既能检测倾斜方向又能量化地检测倾斜度。垂直检测仪不但可以用于监测着床式海上平台的垂直度(或说倾斜度),而且可以用于一切需要监测垂直度的地方,如建筑物、机器设备等。
由于每个着床式基本块通常都具有很大的轴向与横向尺寸比,因此都以其轴线呈水平姿态的方式来进行制造和运送,只是到了目的海域之后才通过调整基本块块中各个间隔的浮力使其从水平漂浮状态变成垂直的漂浮状态,通常是从最底层的间隔开始逐一减除各间隔的浮力的同时,又不断增加顶部各间隔的浮力来使其变成垂直的漂浮状态;到达确切的着床地点时再逐一减少相对最底层间隔的浮力,直到使整个着床式基本体块下沉并稳固地站立在海床上。垂直传感器也可以使用较贵重的陀螺仪来代替。
值得变通的是,只要在设计时适当加大着床式基本块附加浮升件的浮力,并在着床式基本块主干中下部的“小腿”处增设一些压载用的篮状平台-压载篮,篮中加入便宜的袋装砂石作压载物,使整个平台的重心低于整个平台的浮力中心,把整个平台从着床的浅海区安置到不能着床的深海区,这时着床式固定海上平台就变成了具有不倒翁特征的漂浮式海上平台;同理,在漂浮式海上平台的浮升件底部再增设带有压载篮的“长腿”并加上适当的压载物使其重心低于浮力中心后,漂浮式海上平台也可以变成海上“不倒翁”;海上“不倒翁”式平台具有很高的稳定性,它一般不需要设置网状稳定体,通常用于平台载荷变化很小的场合或某些特殊用途;从变通这个角度来说着床式固定海上平台和漂浮式海上平台就没有一个也严格的分界线了。据此原理,在深度五六千米的海区建造一座高出海面三四千米的不倒翁式超级高楼,这或许是匪夷所想。
防腐蚀措施的采取使海上平台的使用寿命得到很大的提高。由于海水对传统的黑色金属结构材料都具有较大的腐蚀性,各种平台中能和海水接触的构件通常也都采取防腐蚀措施,这可根据具体材料的不同而采不同用的方法。在平台构件采用一般的钢材来制造时,除了采用耐腐材料涂覆表面外还可以采用成熟的阴极保护方法(即防腐保护电源的阳极连接到所保护的金属构件上,处于海水中的保护金属则连接到其负极上)。在主骨架采用钢筋混凝土时可有三种防护措施,第一,可在混凝土表面喷涂致密的防水涂料(如改性沥青或其他具有优良防水性能的涂料等);第二在主骨架采用钢筋混凝土的外层用比同等深度的海水压强略高的微正压淡水养护孔层来进行保护,第三,同时采用的微正压淡水养护孔层和表面喷涂致密的防水涂料来进行防护;使海水难以渗入混凝土内,钢筋获得保护而不容易锈蚀,从而把一般混凝土在海水中六、七十年的寿命提高到两百多年,甚至更高。上述微正压淡水养护孔层是按照下面的方法来获得的即在制造好的主骨架樑、柱外面用管壁可向外面四周渗水的管路缠绕一层有适当螺距的螺旋状缠绕层,而在大面积的基础块表面则采用同样的渗水管路以蛇形方式来敷设,然后在这些渗水软管外面再浇筑一层用钢丝网作筋的养护层混凝土,淡水养护层的每根淡水管都有进出水口,用淡水充满淡水管后,将淡水管出口封闭,淡水管的进水口通过管道接入高出海面一定高度的静压淡水箱中。静压淡水箱距离正常海面的高度应使淡水养护层中的淡水静压能保持比同一深度海水的压强还高一些的压强,最好让静压淡水箱底部距离正常海面的高度为淡水养护层所处最大深度的0.06倍以上,为了降低处于浅层部位淡水养护层所承受的静压力,也可以按不同的深度区间分别设置高度不同的静压淡水箱;静压淡水箱除了使养护层的淡水获得足够的养护压力外,同时也可以补充各淡水养护层由于渗透和轻微渗漏所失去的少量淡护层所承受的静压力,也可以按不同的深度区间分别设置高度不同的静压淡水箱;静压淡水箱除了使养护层的淡水获得足够防止海水大量向混凝土渗透的养护压力外,同时也可以补充各淡水养护层由于渗透和轻微渗漏所失去的少量淡水。由于淡水层的存在,既可使被淡水养护层包围的主骨架的钢筋混凝土构件免遭海水的侵蚀,又可使包围淡水层外边这养护层的钢筋混凝土遭海水腐蚀腐蚀的速度得到减缓。值得注意的是在表面海水会结冰的寒冷地区,养护层的水中应当加入对钢筋混凝土没有腐蚀性的防冻液。当然,在采用耐腐蚀的合金或复合材料来制造各构件时,平台的防腐蚀措施就最省便了。
由于海洋中存在大量附着性海洋生物,这些附着性海洋生物必然会大量依附在平台的水中构件上,使平台不断地增加无用的载荷,甚至达到难以容忍的地步,为了减少或防止这些附着性海洋生物在平台上的附着,在建造平台相关的部件时,最好采取防海洋生物附着的措施;其具体措施有两种,一种为传统的毒杀措施,另一种为碱性防附措施,传统的毒杀措施是在表面防腐涂料中掺和一些对附着性海洋生物有毒杀作用的物质从而达到阻止它们依附的目的,以前各种船舶所使用这种毒杀措施的实践表明,它会对海洋的生态环境造成污染,目前从鲸的体内已经发现了含有涂料中的这些有害物质;碱性防附措施是在平台构件使用的防腐涂料中掺和一些能使涂料的PH值达到9-10左右的碱性物质,由于这些海洋生物都不喜欢依附在PH值达到9-10的碱性物体表面上,所以也能达到防止这些海洋生物附着的目的;基于这一原理当平台的水下部分采用钢筋混凝土结构时可在构件表面涂抹拌和碱性物质的混凝土,或在钢筋混凝土结构采用淡水养护技术时在养护层的水中加入溶于水的碱性物质,使养护层的水变成PH值达到9-10的碱溶液,此时原先的淡水养护就变成了碱液养护,养护层的碱性水溶液不断向周围的微量渗透,使结构表面保持要求的碱性值,有可能的话通常都采用双管齐下的防海生物附着措施。当然,在专门从事海产品养殖或不需要考虑海洋生物附着的海上平台中可以不采用防海洋生物附着的措施。
为了大规模制造上述两种海上平台的各种基本块,可采用阶梯式集中下水轨道和分散下水轨道这种新的技术方案。
采用阶梯式集中下水轨道时应在水深能满足基本块漂浮且岸上有相当开阔的地方来建造一条从能满足基本块漂浮的深水处一直斜斜地向上延伸到岸上一定高度的主干下水轨道(相当于船厂的滑道),主干下水轨道的两边分布有多级阶梯,每级阶梯上都敷设一条分支轨道,每条分支轨道上都可停放有一辆或多辆承载量十分巨大的平板车,基本块就在这些平板车上进行制造并利用它作运送的载体,而在主干下水轨道上有一辆承载量比平板车更大的缆车,该缆车要和主干下水轨道的坡度相匹配,使正常处于主干下水轨道的缆车装载面呈水平状态,缆车通过缆绳和在主干下水轨道高端的绞盘相连接,利用绞盘可使缆车在主干下水轨道上自由移动或停留在所需要的位置,缆车设有一系列轮轴,轮轴相应部位都装设有能在主干下水轨道上滚动的滚轮,缆车的水平承载面上又敷设有一条与主干滑轨道相垂直(指它们的空间投影互相垂直)又与阶梯分支轨道相平行且能很好相衔接的装载轨道,此装载轨道可承载从分支轨道送来承载着基本块的平板车,根据主干下水轨道的坡度及缆车面上装载轨道参数并精确设计两旁阶梯上分支轨道的标高,可使载着基本块的平板车能方便准确地驶入缆车上的装载轨道中去,主干下水轨道上的缆车将基本块送入水中后又将平板车送回到原来的分支轨道中或堆栈轨道中,当有一条分支轨道上的平板车数目达到2和2以上时,必须留出一条空的分支轨道作平板车的堆栈轨道。当然,这堆栈轨道不是专门固定的,其实每条分支轨道都既是制造轨道也是堆栈轨道,当某一条分支轨道上的所有平板车上都制造好一批基本块时,各平板车分别通过主干下水轨道把基本块送入水中并依次全部送入堆栈轨道后,便可以在堆栈轨道上进行新一轮的生产制造,而刚送完基本块的制造轨道就空着作堆栈轨道使用;这种方案尤其适合要求有较长保养期的钢筋混凝土基本块的制造,另外为了提高生产率,在每条分支轨道的旁边还有一条供制造基本块使用的起重机行驶的起重机轨道。除去阶梯式集中下水轨道左右两边的阶梯部分便成为制造基本块的分散下水轨道方案,下水轨道上的缆车既是把基本块送入水中的载体也是制造基本块的场所。
另一个制造基本块的方法是采用传统的船坞方式,即浮船坞或固定式船坞。而采用浮船坞方式时,浮船坞本身最好采用本发明所述具有优良抗浪性能的漂浮平台式结构。
通常,在近海中把工厂制造好的这些基本半块拚接成各种海上平台整体,在进行平台拼接时,对于因重心较高、浮力支承面又相对较小而形成单独稳定性较差的半潜式基本块,除了采用大吨位浮吊的吊装方法来完成拼接工作外,可以采取专用拼接平台来实施半潜式基本块的拼接工作。专用拼接平台可为一般的半潜式漂浮平台也可为“不倒翁”式的海上平台,当采用不倒到翁式的海上平台作专用拼接平台时,其排水量要比被拚接的半潜式基本块要大得多,其横断面轮廓最好为Y字形,Y字形的三个分叉大小及相邻间距均相同,各个分叉的端部都有能和基本块实现拚接的拚接边及锁定机构,且起码有两个分叉装有前述的矢量推进器,使专用拚接平台能以所需的方向和速度把固定在分叉端部的半潜式基本块送到拚接部位;同时被拚接的单个稳定性差的半潜式基本块往往也要配合采取一定的稳定措施,通常使基本块先拼接具有较大浮力支承面且浮力可控的临时浮力块,让基本块可单独平稳地漂浮雨水中,或在基本块下部拼接临时的压载篮让基本块在水中变成不倒翁状态,以方便拼接工作的顺利进行,基本块完成对平台主体的拼接之后,拚接专用平台和被拚接的基本块分离,并把原先接于基本块的临时浮力块或压载篮卸下。拼接好的平台可用拖轮和装设临时风帆(有顺向的季风利用时)来共同把这巨大的漂浮平台拖送到预定海区。
权利要求
1.采用积木方式的方法把利用钢筋混凝土、金属、及复合物等材料并结合防腐技术和防海洋生物附着技术制造具有拚接边的基本块来拚接成海上平台,其中的基本块有两大类型,一类是半潜式基本块,另一类是着床式基本块,构成平台的每种基本块既可以采用一体化的方式来制造,也可以采用比基本体块还低一个层次的各种积木元来拚接而成,每个基本块和积木元的外边都设置一些既具有横梁功能或支柱功能又具有拼接功能的拼接边,拼接边既可以呈直线状,也可以呈榫卯结构状,还可以呈锯齿状,兼有支柱功能的拼接边统称垂直拼接边,它都处于基本块(或积木元)的各个水平拚接边上,而兼有横梁功能的拼接边统称水平拼接边,它一般是象建筑物的楼层圈梁一样分布在基本块上下端和中间的各个部位上,每个基本块和积木元既可以单独采用水平拼接边或垂直拼接边,也可以同时采用这两种拼接边,在拚接的边界上都设置有一些使相应拚接的基本块(或积木元)不能分离的块(元)间锁定机构,半潜式基本块构成漂浮式海上平台,着床式基本块构成着床式海上平台,半潜式基本块的轮廓都呈棱柱体状,最好呈正六棱柱体状、尖头Y型的十二棱柱体状(简称尖Y型)、平头Y型的十八棱柱体状(简称平Y型)和四棱柱体状,其中尖头Y型的十二棱柱体由三个相同的正六棱柱体按有一条公共棱的方式复合而成的十二棱柱体状的立体,该立体的横截面的外框为轮廓呈Y形的等边凸十二边形,且Y字形的各个分叉互成120度,每个分叉的顶部呈120度的尖角;平头Y型的十八棱柱体由四个相同正六棱柱体按下述方法复合而成,即以一个正六棱体为中心,然后在相隔120度的三个柱面上都各以一个柱面上两条对应棱相重合的方式拼接一个和中心棱柱体相同的正六棱柱体,从而构成一个十八棱柱体,它的横截面的外框轮廓为一个等边的凸十八边形,其轮廓也呈Y状,Y字的三个分叉也以互成120度角的方式分布,事实上Y字的每个分叉和交叉点就是一个完整的正六边形,在四棱柱体状的基本块中最好采用垂直投影轮廓和横截面轮廓都为矩形或等腰梯形的这两种四棱柱体基本块,垂直投影为矩形的半潜式基本块主要用来构接矩形平台,垂直投影为等腰梯形的半潜式基本块主要用来构接环形或园形平台,正六棱柱体状的的半潜式基本块可用来构接成各种形状的平台,这几种半潜式基本块都可以用来构成中间有很多网眼的网状平台,半潜式基本块的底部是产生浮力的浮升件,浮升件顶部在水中的潜入深度D与设计的最大浪高(波峰与波谷的垂直高差)H的关系是,潜深D要大于或等于最大浪高的0.5倍(浮升件的潜水深度由姿态控制系统控制),块的中间是立于浮升件上面作为平台支柱的支撑件,支撑件的高度大于或等于最大浪高与平台底部保安浮体高度之和,块的顶部是由支撑件支撑着不会遭受任何浪尖冲击的平台,浮升件由浮升件框架和被浮升件框架所固定的现役浮体及可以随时产生浮力的备用浮体所组成,浮升件中的现役浮体可以采用分立浮体、集成浮体、恒浮力浮体、内胎式浮体、复合浮体中的任何一种或它们的各种组合,备用浮体可采用除恒浮力浮体外的任何浮体,这些浮体的可密封外壳可以用钢筋混凝土、金属、橡胶、塑料和复合物等材料制成,集成浮体有一个独立的外壳,但壳内有多个可独立存储空气或恒浮力材料的可密封空腔,恒浮力浮体为在外壳包容的内腔中用比水轻得多且又不渗水的恒浮力材料来填充而获得恒定浮力的分立浮体或集成浮体,内胎式浮体为在可密封的内腔中再衬入又单独能储存空气的内胎的分立浮体或集成浮体,复合浮体为可密封内腔中一部分空间用比水轻得多而又不渗水的恒浮力材料来填充、另一部分空间衬入内胎的分立浮体或集成浮体,浮体与浮升件框架之间的连接既可以采用浮体与浮升件框架能容易离合便于更换和维修的可拆方式,也可采用浮体与浮升间框架牢固相连的非拆卸方式,浮体与浮升件框架之间采用可拆的连接方式时,又有系根式、卡接式、及锁顶式这三种连接方式,和这三种固定方式相对应,浮体也有系根式浮体、卡接式浮体和锁顶式浮体,漂浮式海上平使用网状稳定体或柱状稳定体来获得稳定浮力,使平台不出现较大的倾斜,在漂浮平台底部设有能向平台提供安全保障的保安浮体,在平台上还设置有防止平台大幅度漂移的锚固系统以及能随时监视平台各部位的异常变化并使平台恢复正常姿态的姿态监控系统,其中姿态监控系统又包括传感器子系统、压缩空气子系统、矢量推进器子系统及由微电脑组成的中央控制系统,而传感器子系统中又包含有反映浮体完好情况和浮力大小的水位传感器、反映压缩空气系统各部位压力的压力传感器、反映矢量推进器推力方向的方位传感器、反映平台各部位沉浮情况的海面仪和反映平台骨架构件应变情况的应变传感器,每个着床式基本块都是一根能在现成海床上站稳脚跟的着床式固定海上平台支柱,它的主干呈管状,管内相隔一定距离便设置有一个隔板,因此主干具有和竹竿完全相似的结构,主干外表面分布有多层与其中轴线垂直的梯形或矩形拚接小平台,小平台的四周设有便于块间拚接拼接边,主干的底部是具有很多杯状吸盘的基座,主干顶部所支撑的海上平台远高出设计的最大浪高,主干中各相邻隔板间形成的密封腔体产生的浮力可分别受平台姿态监控系统所控制,主干梯各形小平台之间装设有可矫正平台倾斜和增加平台载荷的附加浮升件,附加浮升件处于比设计的最大波谷还深的水中,着床式海上平台装设有锚固系统、由压缩空气子系统、传感器子系统、矢量推进器子系统、垂直检测仪和微电脑组成的姿态监控系统,着床式平台的姿态控制系统使平台一直维持在状态,通过在这床式基本块的下部设置压载篮和在略低于最波谷的部位再增加浮升件浮力的方法,以及漂浮式基本块底部设置带压载篮的“长腿”,调整压在篮的压载量和附加浮升件的浮力可使着床式平台和漂浮平台的重心低于浮力中心而成为“不倒翁”式的漂浮海上平台,制造上述这些基本块可采用阶梯式集中下水轨道、分散下水轨道、干船坞、浮船坞等多种技术方案,制成的半潜式基本块使用专用拚接平台拚接法来实现漂浮平台的拚接,利用上述方法制造的各种海上平台,可以装设能产生各种实际价值的水上应用体和水下应用体,也就是说使用海上平台可以用来建造各种工厂、采矿企业、农牧场、住宅区、学校、医院、别墅、度假村、游乐场、酒店、仓库、飞机场、卫星发射场、卫星测控站、海产品养殖场、远洋补给站、海水淡化厂、污水处理厂、高产盐场、石油开采平台、跨海大桥、防波堤、深水港、大洋中的人造避风港、海上绿色能源开发装置系统、相当于常规地铁的水下交通运输管线、悬浮于水中时速达一万多公里的超高速真空隧道交通系统、能经受极地海区浮冰挤压的极地考察站、海上城市以及由上述各种用途进行不同的有机结合而成的组合体。
2.根据权利要求1所述的基本块,其特征在于块的周边都有便于块间连接的拚接边,拼接边既可以呈直线状,也可以呈榫卯结构状,还可以呈锯齿状,拚接边上都设置有使相邻拚接边产生结合力的锁定机构。
3.根据权利要求1及2所述的锁定机构,其特征在于锁定机构都设置在半潜式基本块中块与块之间的水平拚接边框上或块间垂直拚接支柱上,位于水平拚接边上的锁定机构由两个横置的日字状(或目字状、或栅栏状)锁定环、一套可穿过锁定环中各个锁定孔的锁定拴、一套使锁定拴形成封闭状的封口横梁、一套根置于封口横梁和日(目)字形锁定环中两锁定孔之中间的“横笔划”之间的紧力支墩等组成,同理,位于垂直拼接边(块的角顶支柱和拚接边上的支柱)上的锁定机构的组成也完全相同,仅锁定环的“日”字从横卧的姿态恢复到直立姿态,其中的锁定拴既可以是分立的棒状型也可以是组合型,棒状锁定拴是一根和锁定环的锁定孔相匹配的棒状构件,棒中位于锁定孔内的部位具有较大的横截面面积,棒的两端为连接封口横梁的螺杆,棒状锁定拴的数目由锁定孔数目的多寡而定,组合型锁定拴可以有U形(或∏形)和山字型两种,U形、∏形(或山形)锁定拴水平地从并排的两个日(目)字形锁定环的两(三)个锁定孔中穿过,锁定拴处在锁定孔中的这段要有较大的面截面积,而锁定拴靠近开口穿这段部位却为横截面积相对较小的螺栓,这两段螺栓能穿过封口横梁上两个较小的水平连接穿孔,在使用分立型锁定拴时要用两根(适用于日字型锁定环)或三根(适用于目字型锁定环)锁定拴穿过锁定孔后,再使两端封口横梁的连接孔套在棒状锁定拴两端的罗杆上,这样两条封口横梁和两(或三)条棒状锁定拴也形成一个抱住两个锁定环并呈口字状(日子状)的封闭抱箍,置于封口横梁与两个锁定孔夹着的“横笔划”之间的是水平支墩,锁定拴的上受力面和锁定孔的上部内壁之间都留有一定的间隙,此间隙应能容纳使锁定拴与锁定孔不产生相对位移的楔形垫块对或液压式(或气压式)压力垫块。
4.根据权利要求1所述的半潜式基本块,其特征在于半潜式基本块主要由浮升件、支撑件和平台等几部分组成,其底部是产生浮力的浮升件,浮升件顶部潜于比设计最大波谷还深一些或与设计最大波谷相同深度的水中,中间是立于浮升件上面作为平台支柱的支撑件,支撑件的高度大于最大浪高与平台底部保安浮体高度之和,顶部是由支撑件支撑着不会遭受任何浪尖冲击的平台,半潜式基本块有四棱柱体状半潜式基本块、正六棱柱体状半潜式基本块、尖Y型半潜式基本块和平Y型半潜式基本块。
5.根据权利要求1和4所述的四棱柱体状半潜式基本块,其特征在于它具有四棱柱体状的外形轮廓,主要由浮升件、支撑件和平台组成,其底部是产生浮力的浮升件,浮升件顶部潜于比设计最大波谷还深一些或与设计最大波谷相同深度的水中,中间是立于浮升件上面作为平台支柱的支撑件,支撑件的高度大于最大浪高与平台底部保安浮体高度之和,顶部是由支撑件支撑着不会遭受任何浪尖冲击的平台,四棱柱体状半潜式基本块最好采用垂直投影轮廓为矩形和等腰梯形的这两种四棱柱体基本块。
6.根据权利要求1和5所述的垂直投影轮廓为矩形的四棱柱体基本块,其特征在于其相邻柱面必定相互垂直,并把这种这种基本块简称为矩形基本块,矩形基本块由浮升件、支撑件、平台这三大部分组成,浮升件的顶部潜于比设计所承受的最深波谷还深的水中,支撑件支柱的高度应大于或等于最大浪高与平台底部保安浮体高度之和,其浮升件的轮廓也为一个相邻柱面互相垂直的四棱柱体状,浮升件的垂直投影轮廓为能和块的垂直投影相重合的矩形,矩形基本块通常采用可拆矩形浮升件和非拆卸矩形型浮升件,并把这些基本块分别称为相应的可拆矩形基本块和非拆卸矩形基本块。
7.根据权利要求6所述的可拆矩形基本块的可拆矩形浮升件,其特征在于它由浮升件框架和用可拆卸方式固定于框架之中的浮体这两大部分组成,这种浮升件框架在垂直方向上分布有两层或两层以上具有棋盘格网眼的水平网樑块,网樑块的四周有一兼作拼接边框水平的矩形圈樑,此矩形圈梁的长边尺寸必须刚好是宽边尺寸的整数倍,同时还要使宽边的尺寸又刚好是网状圈梁块中的正方形棋盘格网眼(由樑的中轴线纵横交织成的正方形网眼)边长的正整数倍,可拆矩形浮升件框架中在垂直方向上分布的各个棋盘格网状樑块可用下述方法构成,即由N条平行于Y轴且它们相邻两条梁的中轴线间距为单位长度a的一组水平横梁和M条平行于X轴相邻两条梁的中轴线间距也为单位长度a的另一组水平横梁相正交,这些横梁一般都具有同等的水平宽度w,那么这两组横梁就可以组成有含有(N-1)(M-1)个边长为(a-w)的正方形网眼方格的矩形棋盘格梁块,顶部水平梁块层中这些边长为(a-w)的正方形网眼基本都成为可拆浮体进出浮升件的通道口,整个浮升件据需要,在垂直方向上可以水平地分布有两层或两层以上相同且它们的垂直投影能重合的矩形棋盘格梁块,再在上下相邻的矩形棋盘格梁块层间通过设立分散柱子或集中柱子的方式来形成一个可拆矩形浮升件的整体框架,可拆矩形浮升件框架的分散设置柱子方式就是再在上下相邻矩形棋盘格梁块中一对垂直投影重合的两个纵横梁交点之间都设立一条等于樑块层高h的柱子,这样众多呈正交的樑柱便构成了棋盘格状可拆卸类浮升件的框架式骨架,骨架顶层樑块中每个边长为(a-w)的正方形方格在骨架内的垂直方向上便形成了一个正四棱柱体状(或称六面体状)的供浮体安装的空间间隔,安装在每个间隔中的浮体通常呈圆柱状或球状,且它们的直径都略小于边长为(a-w)的正方形网眼的内切园的直径,在采用分散设置柱子方式的可拆浮升件中棱柱面上的一些边缘柱子可以装设锁定机构,,形成兼具有垂直拼接边功能的边缘柱子,可拆矩形浮升件框架的集中设置柱子方式就是把浮升件顶层的网樑块按一定的网眼数目划分成若干个水平区域,在每个区域的中央位置的网眼处集中设置一根贯通各层网樑块的支柱,本文章认为最好采用按九宫格(这里把每个正方形网孔称为一个宫)方阵的模式来把整个浮升块划分成一个个安装小区,在每个小区处设立一根支柱来收集分布在本小区的浮体所产生的向上浮力,其中九宫格中处于小区周边的八个“宫”用来安装可拆卸浮体,中央这个“宫”的位置用来设立一根集中支柱,当采用九宫格的方式来布置支柱时,各层梁块中纵横梁的数目除满足前述的(M-1)是(N-1)正整倍数要求外,还应使(N-1)能被三整除,以便使每层棋盘格梁块中都含有整数个上述的九宫格安装小区,在上下两层九宫格中央的中宫之间设立的这根粗大的集中柱子,当强度许可时它还可设计成有一个密封空腔的圆筒体,使它不但起到柱子的作用,而且具有减少重量增加浮力的作用,浮升件集中柱子的设置方式不局限于九宫格的方式,还可以适用于16、25、36、49方格方阵,当方阵较大时或方阵中没有单个的中心方格时,可把位于中央区域的几个方格位置合在一起来设置一大支柱或组成支柱集束,在采用集中设置柱子方式的可拆浮升件中的侧面还应设置一些兼具有垂直拼接边功能的边缘柱子,矩形可拆升件框架中最好设置一些与横梁和支柱都斜交的斜撑件,且斜撑件的投影要落在浮升件顶部水平梁的投影上,浮体在可拆矩形浮升件框架中的固定方法有系根式、卡式和锁顶式三种,它们分别使用相应的系根式浮体、卡式浮体和锁顶式浮体。
8.根据权利要求6所述的可拆卸矩形基本块支撑件,其特征在于可拆卸矩形基本块的支撑件立于矩形可拆浮升件顶部,支撑件各柱子的平面布置方式和可拆卸矩形浮升件中柱子的水平布置方式相同,即浮升件框架的柱子采用分散布置方式时,支撑件的支柱同样采用分散布置方式,浮升件框架的柱子采用集中布置方式时,支撑件的支柱也同样采用集中布置方式,支撑件的柱子植根于浮升件柱子的顶部,通常为浮升件柱子垂直向上的自然延伸,柱子的高度应大于或等于最大浪高与平台底部保安浮体高度之和。
9.根据权利要求6所述的非拆卸矩形型浮升件,其特征在于这种浮升件框架在垂直方向上分布有两层或两层以上的矩形圈樑,圈樑的上面设置有构成锁定机构的锁定环,圈樑内设置有一个或多个浮体,浮体除产生浮力外还充当浮升件框架支柱的功能,浮体通常为圆柱状或棱柱状,浮体与浮体之间以及边缘浮体与圈樑之间都以相切或相贴合的方式紧密结合在一起,不能分拆,同时,此矩形圈梁的长边尺寸必须刚好是宽边尺寸的整数倍。
10.根据权利要求6所述的非拆卸矩形基本块的支撑件,其特征在于支撑件立于非拆卸矩形浮升件的顶部,支撑件各柱子水平布置方式比较灵活,但通常也采用分散布置方式和集中布置布置这两种方式,分散布置方式为分别在各个浮体顶部的中央部位设置柱子,集中布置方式为在浮升件的顶部把浮体按水平分布来划分成若干个区域,每个区域都包含有一定数量的浮体,并在每个区域的浮体顶部设置一块基座板,在该基座板的中央部位设置一根集中支柱,该支柱能传送本区域浮体所产生的全部浮力,柱子的高度应大于或等于最大浪高与平台底部保安浮体高度之和。
11.根据权利要求6所述的矩形四棱柱体基本块平台,其特征在于平台为由支撑件所支撑并呈水平状态,平台的垂直投影为和浮升件的垂直投影相重合的矩形,平台的边缘有一个矩形的拼接边框,拼接边框的下缘设置构成锁定机构的锁定环。
12.根据权利要求1和5所述的垂直投影轮廓为等腰梯形的四棱柱体基本块,其特征在于基本块中有两个相对的棱柱面大小相同而不平行,另外有两个相对的棱柱面既可为大小不同而相互平行的平面也可为同心不同径的两个平行圆柱面,它由浮升件、支撑件、平台这三大部分组成,浮升件的顶部潜于比设计所承受的最深波谷还深的水中,支撑件支柱的高度应大于或等于最大浪高与平台底部保安浮体高度之和,其浮升件的轮廓也是呈一个的四棱柱体状,浮升件的垂直投影轮廓为能和块的垂直投影相重合的梯形,最好为一个等腰梯形,梯形基本块通常采用可拆等腰梯形浮升件和非拆卸等腰梯形浮升件,含有可拆等腰梯形浮升件的等腰梯形四棱柱体基本块简称可拆等腰梯形基本块,含有非拆卸等腰梯形浮升件的等腰梯形四棱柱体基本块简称非拆卸等腰梯形基本块,梯形基本块通常用来构成园环型的漂浮平台。
13.根据权利要求12所述的可拆等腰梯形浮升件,其特征在于在可拆等腰梯形浮升件中都采用具有棋盘格网孔的等腰梯形网梁块作框架的各个梁层,棋盘格等腰梯形网梁块按下述方法构成,先确定棋盘格正方孔的(中轴线)边长度为a,然后把水平布置具有锁定机构的梯形边框的高设定为Ga,上底边长设定为Sa,下底设定为Xa,其中G和S为正整数,并最好使G和S都能被三整除,而X则可按设计所需要的梯度来取值,再在这个梯形框内构设正方形网眼边长为a的棋盘格网梁块,这样的棋盘格梯形网梁块在腰的两边有一些呈梯形和三角形的网孔,这些非正方形的网眼一般不安置浮体,各个梁层都以垂直投影相重合的的方式分布在浮升件框架的的两端及中间的各个部位,再在上下相邻的棋盘格梯形梁块层间通过设立分散柱子或集中柱子的方式来形成一个梯形浮升件的整体框架,在可拆等腰梯形浮升件中采用分散设置柱子方式时,就是在上下相邻梯矩形棋盘格梁块中一对垂直垂直投影重合的两个纵横梁交点之间都设立一条等于樑块之间层高h的柱子,这样众多呈正交的樑和柱便构成了棋盘格可拆卸型梯形浮升件的框架,框架顶层樑块中每个边长为a的正方形方格在框架内的垂直方向上便形成了一个正四棱柱体状(或称六面体状)的供浮体安装的空间间隔,安装在每个间隔中的浮体通常呈圆柱状或球状,且它们的直径都略小于边长为a的正方形网眼的内切园的直径,在采用分散设置柱子方式的可拆浮升件中在柱面的一些边缘柱子可以装设一些构成锁定机构的锁定环,形成兼具有垂直拼接边功能的边缘柱子,在可拆等腰梯形浮升件框架中采用集中设置柱子方式时所采用的方法和可拆矩形浮升件用的设置方法完全相同,就是把浮升件顶层的网樑块按一定的网眼数目划分成若干个水平区域,各个区域中的网眼数基本相接近,而一般不会相等,每个区域的中央位置的网眼处集中设置一根贯通各层网樑块的支柱,本文章认为最好采用先按九宫格(把每一个正方形网孔称为一个宫)方阵的模式来把整个浮升块划分成一个个九宫格的安装小区,余下的网眼就近归附相邻的九宫格安装小区,在每个小区中设立一根支柱来收集分布在本小区的浮体所产生的向上浮力,其中九宫格中处于小区周边的八个“宫”以及归附的“宫”用来安装可拆卸浮体,中央的这个“宫”用来设立集中柱子,当强度许可时集中柱子最好设计成象竹竿一样有一个或多个密封空腔的圆筒体,浮升件集中柱子的设置方式不局限于九宫格的方式,还可以适用于16、25、36、49方格方阵,当方阵较大时或方阵中没有单个的中心方格时,可把位于中央区域的几个方格位置合在一起来设置一大支柱或组成支柱集束,同时在采用集中设置柱子方式的可拆浮升件中的柱面还应设置一些兼具有垂直拼接边功能的边缘柱子,浮体在可拆梯形浮升件框架中的固定方法有系根式、卡接式和锁顶式三种,它们分别使用相应的系根式浮体、卡式浮体和锁顶式浮体。
14.根据权利要求12所述的可拆等腰梯形基本块的支撑件,其特征在于它立于可拆梯形浮升件顶部,支撑件各柱子的平面布置方式和可拆卸梯形浮升件框架中柱子的平面布置方式相同,即浮升件框架的柱子采用分散布置方式时,支撑件的支柱同样采用分散布置方式,浮升件框架的柱子采用集中布置方式时,支撑件的支柱也同样采用集中布置方式,支撑件的柱子植根于浮升件柱子的顶部,通常为浮升件柱子垂直向上的自然延伸,柱子的高度应大于或等于最大浪高与平台底部保安浮体高度之和。
15.根据权利要求12所述的非拆卸等腰梯形浮升件,其特征在于非拆卸等腰梯形浮升件框架中,其垂直方向上分布有两层或两层以上具有锁定机构的相同水平梯形圈梁,圈樑上边装设有锁定机构,圈樑内设置以柱面相切或相吻接的方式紧密结合在一起的各种合适的非拆卸浮体,其柱面和梯形圈樑相切或相吻接的浮体也以紧密结合的方式和圈樑连接在一起,这些浮体最好为外形轮廓呈圆柱状或棱柱状或球状的内胎式可控复合浮体,浮升件框架的支柱由圆柱状或棱柱状的浮体来代替,它的垂直投影轮廓为一个等腰梯形。
16.根据权利要求12所述的非拆卸等腰梯形基本块的支撑件,其特征在于这种支撑件的支柱立于非拆卸梯形浮升件的顶部,支柱的水平布置方式可以比较灵活,通常使用分散布置方式和集中布置方式,分散布置方式为分别在各个浮体顶部的中央部位设置柱子,集中布置方式为在浮升件的顶部把浮体按水平分布来划分成若干个区域,每个区域都包含有一定数量的浮体,并在每个区域的浮体顶部设置一块基座板,在该座板的中央部位设置一根集中支柱,该支柱能传送本区域浮体所产生的全部浮力,支柱的高度应大于或等于最大浪高与平台底部保安浮体高度之和。
17.根据权利要求12所述等腰梯形基本块的平台,其特征在于它为由支撑件所支撑并呈水平状态,平台的边缘有一个梯形的拼接边框,拼接边框的锁定机构最好设置在边框的下缘。
18.根据权利要求7或13所述浮体在可拆矩形浮升件和可拆等腰梯形浮升件框架中的系根式固定方法,其特征在于当浮体采用系根式安装方法时,框架最底层水平网状梁的设置与上面各层略有不同,主要是纵横樑之间的间距减少了一半,亦即在原来两相邻纵、横梁之间的中点处再增加一条用于系固浮体的纵、横梁,并把其简称为系固纵、横梁,这样浮升件顶部网樑块中“九宫格”各个安置浮体的“宫”的中心点的投影都能和最底层相应新增系固纵横梁的交点相重合,这系固纵横樑的交位置就是系固浮体的系根点位置,凡是能方便从浮升件框架顶层正方形网眼中进入的浮体都可以采用系根式的方法来固定于浮升件框架上,本文章认为采用系根式安装的浮体最好为长圆筒状的浮体,圆筒的直径与顶部网樑块正方形网孔的内切园直径相匹配(通常略小于正方形网眼内切园的直径),浮体的底部通过一个系根式构件来实现和浮省件框架的连接,系根式构件主要由置于浮体底端的系根杆、位于系根杆下端的系根环、位于浮升件框架底部系固纵横梁交叉点的U形系根叉、以及使U形系根叉和系根环连接耦合的螺杆状系根栓这几部分组成,传递浮体全部浮力的系根杆设置在浮体下部封头的底端中心点处,系根杆的下端设有一个系根环,在上述浮升件框架底层新增系固纵横梁对应交叉点上(相当于上面棋盘格网樑块每个正方形网孔中心点在底层网樑块所在平面上的垂直投影处)都装设有一个开口向上的U形系根叉(要设立支柱的网眼除外),在系根叉两臂靠近开口的部位都设有一个同一水平孔中心轴线的园孔,系根环能方便地从开口处插入U形系根叉中,把螺杆状的系根拴穿过系根环和U形系根叉这三个孔环之后,在系根拴穿越端套入止退垫圈并从系根拴穿越端上的销钉孔插入防止垫圈从系根栓上脱落的销钉,从而完成浮体和浮升件框架的系根式连接,当某个部位的水上应用体或水下用体要求获得很大浮力支持时,只要增加该部位浮升件的垂直高度和梁块的层数,并以系根方式垂直地串接多个浮体便可。
19.根据权利要求7或13所述浮体在可拆矩形浮升件和可拆等腰梯形浮升件框架中的卡接式固定方法,其特征在于采用卡接式固定方法的浮体最好为长圆筒形,圆筒的外直径略小于正方形网孔的内切园直径,在圆筒的外柱面上分布着几层和浮升件框架棋盘格网梁块层数相对应的升力支臂层,各升力支臂为支撑面在上端的的正“牛腿”,但各相邻升力邻支臂层之间的垂直距离和对应的梁层之间的高度相同,即其分布位置应使得“牛腿”的支撑面都处于对应层网状梁的下方并和梁的底面相接触,每个支臂层都在浮体外壁上呈十字状均匀分布有四根升力支臂,即这四根升力支臂均垂直于圆筒浮体的柱面并均匀分布在同一水平面的柱面圆周上,每根升力支臂的长短应满足下列两个条件,即把升力支臂都对准纵横梁围成的正方形网格的四角时浮体能顺畅地通过各层梁块的网孔,且浮体水平旋转45度角达到卡接位置后,各升力支臂的径向端部又不超越各梁的中轴线所在的垂直面,每个升力支臂的上端面最好都固定有一块具有相同弹性系数的弹性垫块,在浮体的顶端还装设有四根防脱固定支臂,防脱固定支臂的受力面和浮升件顶层网梁块的上面相接触,它一般被设计成受力面向下的反“牛腿”状,它们中轴线的垂直投影都和和其下方的升力支臂中轴线的垂直投影相重合,且防脱固定支臂底面和最上层升力支臂上面之间的高差略大于浮升件顶层网梁块的高度(或说厚度),在防脱固定支臂外端附近有一个孔轴线呈水平状的供防脱螺栓穿放的支臂防脱孔,支臂防脱孔的中轴线垂直于防脱支臂的中轴线,同时在浮升件顶层网梁块的各个“宫”(或说网眼)四周的梁上有一个垂直于梁上端面的防脱支墩,支墩上有一个水平状的支墩防脱孔和防脱支臂外端的支臂防脱孔相匹配,各相邻防脱支墩之间的距离都相同,防脱支墩不跨越每个宫格各个边的中线,它有孔的一个垂直侧面仅和网眼各个边相应的中线重合,当浮体处于安装位置时利用穿过梁上防脱支墩和浮体防脱支臂的防脱孔的螺栓便可把浮体和网梁固定在一起,当某个部位的水上应用体或水下用体要求获得很大浮力支持时,只要增加该部位浮升件的垂直高度和梁块的层数,并垂直地卡接多个浮体便可。
20.根据权利要求7或13所述浮体在可拆矩形浮升件和可拆等腰梯形浮升件框架中的锁顶式固定方法,其特征在于采用这个方法时是使用锁定机构来锁定,浮体最好采用长圆筒状的浮体,圆筒浮体的顶部有一个与正方形网眼相匹配的正方形小平台,小平台上面的四边状设有构成锁定机构的的锁定环并称之为浮体锁定环,同样在可拆卸浮升件顶部网樑块中安置浮体的每个正方形网眼的两对对边的梁上也都装设有能和浮体锁定环相配合的锁定环,并称之为网眼锁定环,锁定机构的锁定拴从浮体锁定环和网眼锁定环相对应的锁定孔中穿过,浮体的浮力通过浮体顶部的多套锁定机构传递给浮升件的顶层网樑块,各锁定拴与各锁定孔的传力面之间加入一块弹性垫块。
21.根据权利要求1和4所述的正六棱柱体状半潜式基本块,其特征在于在正六棱柱体型的半潜式基本块中,其垂直投影轮廓为一个正六边形,因此,有时也将其简称为正六边形基本块,正六边形基本块由浮升件、支撑件、平台这三大部分组成,其浮升件的轮廓也为一个正六棱柱体,浮升件的顶部潜于比设计所承受的最深波谷还深的水中,支撑件支柱的高度应大于或等于最大浪高与平台底部保安浮体高度之和,浮升件的垂直投影轮廓为能和块的垂直投影重合的正六边形,正六边形基本块有可拆正六边形基本块和非拆卸正六边形基本块,可拆正六边形基本块采用可拆正六边形浮升件,非拆卸正六边形基本块采用非拆卸正六边形浮升件,在可拆正六边形浮升件框架中,各层梁都采用具有蜂窝眼状的樑块,同时把它称为蜂窝状正六边形可拆浮升件。
22.根据权利要求21所述正六棱柱体状的半潜式基本块的可拆正六边形浮升件,其特征在于在六边形可拆型浮升件中,浮升件框架的顶部和底部都有一个水平的正六边形拼接边框,当框架有较大的高度时,其两端之间最好也设置相应的一个或多个水平的正六边形拼接边框,正六边型拼接框的大小采用下述方法来确定,即先确定基准正六边形的大小,再以这一块基准正六边形为中心,紧挨着其各边拚接一圈和基准正六边形一样的六边形,之后以同样方式拚接多圈这样的正六边形,直到设计所需要的n圈为止(n为围绕中心基准六边形的圈数,其取值为自然数),而后以拚接成的轮廓也为正六边形的蜂窝樑块作尺度,做一个刚好能容纳此蜂窝樑块的正六边形拼接边框,此拼接边框也兼作蜂窝梁块的圈樑,于是整个圈梁中便包含有[1+3n(1+n)]个基准正六边形,当n以1、2、3、4、5、6、......具体数值代入上式后,便展开成相应的数列7,19,37,61,91、127......,由这些正六边形与外围的大正六边形拼接边框组成蜂窝网樑块,这些水平的蜂窝网樑块以垂直投影重合的方式分别充当浮升件框架上中下各部位的水平樑层,然后在相邻水平樑层之间设置相互连接的支柱,支柱根据它处于蜂窝网樑块的具体位置可分为角顶支柱、边支柱、区域中心支柱,其中角顶支柱处于网樑块正六边形拼接边框的顶点部位,亦即相邻拚接边的交点处,且不和拼接边框内的蜂窝眼相交,边支柱就位于拼接边框的各边上,它也不和拼接边框内的蜂窝眼相交,(角顶支柱和边支柱通常还可兼作垂直拚接边),而区域中心支柱就是处于支柱设置区域中心这个蜂窝眼上的支柱;所谓的支柱设置区域亦即在蜂窝网樑块中由7个、19个、甚至37个蜂窝眼(即一个基准正六边形)所组成的一块轮廓为正六边形的较大域面,并按其包含的蜂窝眼数把它们分别称为7眼、19眼、37眼支柱设置区域,设置于各区域中心蜂窝眼上的支柱也相应简称为7眼、19眼、37眼中心支柱,支柱设置区域应匀称地分布于整个正六边形网樑块中,并使各区域间有尽可能少的重叠部分,浮升件框架的支柱形式根据具体要求既可以单独采用角顶支柱、边支柱、区域中心支柱中的某一种形式,(其中角顶支柱和边支柱还兼有垂直拚接边的功能),也可以是这几种形式的不同组合,最好还设置一些和角顶支柱及边支柱斜交的斜撑件,用于蜂窝格正六边形型可拆浮升件中的可拆浮体可为球形或圆筒形的空腔体,但最好采用两端以半球壳作封头的圆筒形浮体或正六棱柱状复合浮体,浮体在蜂窝格正六边形型浮升件框架中的固定方式有系根式、卡接式、压顶式三种,它们分别使用相应的系根式浮体、卡式浮体和锁顶式浮体。
23.根据权利要求22所述浮体在蜂窝格正六边形可拆浮升件框架中采用系根式的固定方式,其特征在于采用系根式的固定方法来固定浮体时,该正六边形可拆浮升件框架最底层的网樑块的正六边形拚接边框舆上面各层的拚接边框完全相同,但底层拚接框内所填充的网梁块舆上面各层的蜂窝眼网梁块有所不同,它的每个网眼要设置成具有两个60度内角的菱形,且此网梁块中菱形网眼的边长为基准正六边形边长的1.7321(准确数为3的平方根)倍,同时称其为菱形网眼系固网樑块,系固网樑块中每个菱形网眼的各个顶点均与浮升件顶层网樑块各蜂窝网眼中心点的垂直投影相重合,于是菱形网眼的各个顶点(更确切地说是两条梁的交叉点)都是系固浮体的系根点(要设置浮升件框架支柱部位的顶点除外),每个系根点都设置有组成系根构件之一的U形系根叉,在利用系根螺拴把系根式浮体提升杆下端的系根环和U形系根叉耦合相连在一起,从而把浮体所产生的全部浮力通过系根构件传递给浮升件底部的菱形网眼系固网梁块。
24.根据权利要求22所述浮体在蜂窝格正六边形可拆浮升件框架中采用卡接式的固定方式,其特征是浮体通常为长圆筒形,圆筒的外直径略小于基准正六边形网孔的内切园直径,在圆筒的外柱面上分布着几层和浮升件框架棋蜂窝格网梁块层数相对应的升力支臂层,且各相邻升力邻支臂层之间的垂直距离和对应的梁层之间的高度相同,其分布位置都处于对应层网状梁的下方,每个支臂层都有在外壁上圆周上呈六等分分布的六根升力支臂,即这六根升力支臂均垂直于圆筒浮体的柱面并均匀分布在同一水平面的柱面圆周上,每根升力支臂的长短应满足下列两个条件,即把升力支臂都对准蜂窝网樑的基准正六边形网眼的角顶方向时浮体能顺畅地通过各层网梁块,且浮体水平旋转30度角达到卡接的定位位置后,各升力支臂的端部又不超越各梁的中轴线所在的垂直面,每个升力支臂的上端面最好都固定有一块具有相同弹性系数的弹性垫块,为了防止浮体在处于备用的悬浮态时向下漂移或左右旋转而脱离卡接位置,在浮体的顶端还装设有六根防脱支臂,防脱支臂的受力面为防脱支臂的下端面,防脱支臂的受力面和浮升件顶层网梁块的各个梁的上端面相接触,防脱支臂一般被设计成支撑面向下的反“牛腿”状,它们轴线的垂直投影都和和其下方的升力支臂轴线相重合,且防脱支臂底部受力的水平面和最上层升力支臂上端的水平受力面之间的高差略大于顶层梁厚(或说梁高)舆弹性垫块厚度之和,在防脱固定支臂外端附近有一个孔轴线呈水平状的供防脱螺栓穿放的防脱孔,同时在各网眼各边的梁上设有一个垂直于梁上端面的防脱支墩,防脱支墩上有一个防脱孔和防脱支臂外端的防脱孔相匹配,各相邻防脱支墩之间的距离都相同,防脱支墩不跨越每个蜂窝眼各个边的中线,它有孔的一个垂直侧面仅和网眼各个边相应的中线重合,当浮体处于安装位置时利用穿过梁上防脱支墩和浮体防脱支臂的防脱孔的螺栓便可把浮体和网梁固定在一起,当某个部位的水上应用体或水下用体要求获得很大浮力支持时,只要增加该部位浮升件的垂直高度和梁块的层数,并垂直地卡接多个浮体便可。
25.根据权利要求22所述浮体在蜂窝格正六边形可拆浮升件框架中采用锁顶式的固定方式,其特征是在蜂窝格正六边形型浮升件框架中采用锁顶式的固定方法来固定浮体时,最好采用锁定机构来实现,浮升件内一般设置长圆筒形、球形的浮体或横截面为正六边形的六棱主体状的复合浮体,本文章认为最好采用长圆筒状的浮体和横截面为正六边形的六棱柱状复合浮体,且圆筒状浮体的圆筒外径要略小于基准正六边形内切园的直径,横截面为正六边形六棱主体状复合浮体的横截面也要略小于基准六边形,使浮体能容易地从蜂窝眼中插入浮升件的框架之中,圆筒浮体的顶部需设置有一个与六棱主体状的复合浮体顶部一样的比梁块蜂窝眼略小的正六边形小平台,小平台上面的六条边上都设有构成锁定机构的的锁定环,并称之为浮体锁定环;同样在可拆卸浮升件顶部网樑块中安置浮体的每个蜂窝眼的梁上也都装设有能和浮体锁定环相配合的锁定环,并称之为网眼锁定环,锁定机构的锁定拴从浮体锁定环和网眼锁定环相对应的锁定孔中穿过,浮体的浮力通过浮体顶部的多套锁定机构传递给浮升件,在锁定拴与锁定孔的传力面之间加入一块弹性垫块,能使整个浮体产生的浮力能比较均匀地通过顶部各个锁定机构传递给浮升件框架。
26.根据权利要求21所述可拆正六边形基本块的支撑件,其特征在于可拆正六形基本块中的支撑件柱子设置可有集中设置和边缘设置两种方式,通常两种方式同时采用,支撑件柱子的平面布置方式和正六棱柱体可拆浮升件框架中柱子的平面布置方式相同,即浮升件框架的柱子采用集中布置方式时,支撑件的支柱也同样采用集中布置方式,支撑件的柱子植根于浮升件柱子的顶部,通常为浮升件柱子垂直向上的自然延伸,同时在相邻水平拚接边框上也可按边缘设置的方式来设置一些装设有所定机构的边缘柱子,柱子的高度应大于或等于最大浪高与平台底部保安浮体高度之和。
27.根据权利要求21所述正六棱柱体状的半潜式基本块的非拆卸正六边形浮升件,其特征在于在正六棱体状非拆卸类浮升件中,它们既可单独设置有水平拚接边框或垂直拚接边框,也可同时设置有水平拼接边框和垂直拼接边框,各拚接边框都设有和相邻基本块连接的锁定机构,水平拼接边通常连接成一个封闭的圈樑,圈樑内设置以柱面相切或相吻接的方式紧密结合在一起的各种合适的非拆卸浮体,其柱面和梯形圈樑相切或相接的浮体也以紧密结合的方式和圈樑连接在一起,这些浮体最好为外形轮廓呈圆柱状或棱柱状或球状的内胎式可控复合浮体,圆柱状或棱柱的浮体除产生浮力外还能充当浮升件框架支柱的功能,为了提高非拆卸类浮升件的浮力可靠性,最好在各个浮体内腔中充填不渗水的轻质泡沫材料,或在其内腔中衬入相匹配的不容易漏水的一个或多个可充气内胎,还可既填充不渗水的轻质泡沫材料又衬入可充气内胎,这样,即使浮体腔壁有些破裂而漏水,对浮力也不会有多大影响,另外,通过调节进入内胎的充气量,还可方便地使其浮力满足平台姿态控制系统的需要,上述内胎都采用坚韧而有弹性的橡胶或人工合成的高分子材料等制成,由于采用了柔软内胎,当内胎破裂时还可以通过潜水员在现场将其更换,使在硬件上为非可拆卸的浮体获得了具有可“软”拆卸的功能,为了方便水下进行软内胎的安装和维护以及输气管道、传感器电缆的敷设,通常在每个非拆卸类浮升件中留有能满足上述要求的垂直通道井。
28.根据权利要求21所述非拆卸正六边形基本块的支撑件,其特征在于非拆卸正六边形基本块支撑件的支柱立于正六边形非拆卸浮升件的顶部,支柱的平面布置方式可以比较灵活,通常使用分散布置方式和集中布置方式,分散布置方式为分别在各个浮体顶部的中央部位设置柱子,集中布置方式为在浮升件的顶部把浮体按水平分布来划分成若干个区域,每个区域都包含有一定数量的浮体,并在每个区域的浮体顶部设置一块基座板,在该座板的中央部位设置一根集中支柱,该支柱能传送本区域浮体所产生的全部浮力,支柱的高度应大于或等于最大浪高与平台底部保安浮体高度之和。
29.根据权利要求1所述的尖Y形基本块,其特征在于尖Y形基本块由三个完全相同的正六棱柱体基本块以各有一条棱重合在一起以及顶端平台对齐的组合方式而制成的半潜式基本块,外观上它有十二条外棱、十二个外柱面,它的横截而轮廓为三个全等的正六边形以三个顶点重合在一起的方式拼接成各相邻分叉互成120度角的Y字形,Y字每个分叉的顶部呈120度的尖角,它的外围框是一个等边的凸十二边形,这种基本块由于在制造时这三个正六棱柱体已紧密结合在一起,它同样既可制成可拆型基本块,也可以制成非拆卸型基本块,其构成的方法和正六棱体形基本块的构成方法完全相同。
30.根据权利要求1所述的平Y形基本块,其特征在于它由四个完全相同的正六棱柱体基本块组成的Y字形十八棱柱体,即以一个正六棱柱体为中心,再在该柱体相隔120度的三个柱面上都分别和其他相同正六棱体的一个柱面以柱面对贴和顶部平台对齐的方式拼接构成一个十八棱柱体,它横截面为一个等边的凸十八边形,其轮廓也呈Y状,Y字的三个分叉也以互成120度角的方式分布,事实上Y字的交叉中心和每个分叉就是一个完整的正六边形,它同样既可制成可拆型基本块,也可制成非拆卸型基本块,其构成的方法和正六棱体形基本块的构成方法完全相同。
31.根据权利要求1所述的集成浮体,其特征在于集成浮体在由钢筋混凝土、金属、复合物等材料制成的一个大密封腔内再用刚性材料把一个大的空腔分隔成多个相互隔绝的小空腔,通常采用园套园形和蜂窝型这两种集成浮体,圆套圆型集成浮体是一个外围的大圆筒内套着多个圆筒,最好采用一个大圆筒套一个有同一中轴线的中心小圆筒(通常中心小圆筒的直径略小于大圆筒直径的三分之一),再在大圆筒内壁和中心小圆筒外壁之间的园环状空间中以相隔一定的间距来设置n个(最好为四个)和大、小圆筒壁都相切的中间小圆筒,各个中间小圆筒之间既不相交也不相切,且它们的中轴线都平行于大圆筒的中轴线,各中小圆筒都和大圆筒等高,并且都以大圆筒的顶部封板公共顶部,这样大圆筒内便有2n+1个互相分隔的独立空间,当该浮体需要设置垂直通道井时,最好利用被夹在两个中间圆筒之间的空间,通道井的上下端都有一个圆形通道口,集成浮体每个独立空间既可以是底部有开口直接敞开和海水相通的半封闭空间,也可是底部有密封底板的全封闭空间,在各个密封空间的密封底板上都设置有遥控进、出水阀门、遥控充气阀、遥控排气阀、相关的空气管道及水位传感器电缆等,这些相关的管线可以从垂直通道井进入浮体底部,也可以从大圆筒的外侧边进入浮体的底部,其中设于各密封腔体内的排气管道的排气口必须置于每个密封空间的顶部附近,蜂窝型集成浮体以一个适合设计要求的基准正六棱柱体状空腔体为中心,紧挨着其各柱面拚接一圈和基准正六棱柱体一样的正六棱体,之后以同样方式拚接多圈这样的正六棱体状空腔体,直到设计所需要的n圈为止(n为围绕中心基准六边形的圈数,其取值为自然数),最终形成一个轮廓也为正六棱柱体状的集成浮体,于是整个集成浮体内便称为包含有[1+3n(1+n)]个基准正六棱柱体状空腔体的蜂窝体,实际制造时相邻的正六棱柱体状空腔体都使用这公共的腔壁,以获得最小的制造成本,每个蜂窝型集成浮体中最少要要留有一个既不封顶也不封底的“蜂窝眼”作该集成浮体所用管线及维修的垂直通道井,其余各个独立六棱柱体状空腔的顶部封板连成一体形成公共顶部封板,它们向下的“蜂窝眼”口同样既可以是直接敞开和海水连通,也可以有形成密封空间的的底部封板,在有密封底板时,每个“蜂窝眼”对应的密封口底板上都装设有遥控的进、出水阀门、遥控充气阀、遥控排气阀、相关的空气管道及水位传感器电缆等,其中的排气管道的排气管口必须置于每个六棱柱状密封空间的顶部附近,在上述园套园型和蜂窝型着两种集成浮体的各小封闭空间内再设置软内胎时,各独立密封空间对应的密封底部上除了设有遥控进出水阀以外,还应设置便于内胎安装和维修的人孔门,非网状形平台所使用的集成浮体中要留有一个既不封顶也不封底的“蜂窝眼”作该集成浮体所用管线及维修的垂直通道井。
32.根据权利要求1所述的内胎式浮体,其特征在于内胎类浮体是由钢筋混凝土、金属、复合材料等刚性较大的材料制成的一个可密封的大外壳,外壳的空腔内再衬入一个或多个采用气密性能优良质地坚韧而有弹性的橡胶或人工合成高分子材料等制成的内胎,外壳的底部设置有便于安装和更换内胎的可密封人孔门,可密封的大外壳和内胎都可以从压缩空气系统中获得产生浮力的压缩空气。
33.根据权利要求1所述的可调浮体,其特征在于可调型浮体有一个由工程材料制成的可密封的外壳,在外壳包容的空间内有一个或多个独立的空腔,每个独立空腔都设置有向该空腔灌水、排水的进、排水管和充气、排气的充气管、排气管以及水位传感器和传送水位信息的传感器电缆等,其中进水、排水管道、和传感器电缆都在密封腔壳的底部接入,而充气、排气管既可以在壳体的底部接入,也可以在壳体的顶部接入,当排气管在底部接入时,腔内排气管的排气口要置于内腔的顶部;进水、排水管道和充气、排气管都设有相应的受平台姿态监控系统控制的遥控阀门,这些遥控阀可为电控型、气动型、液压型、电控气动型以及电控液压型等类型的阀门,而水位传感器则可以是电接点型、电磁型、光电型、超声波型、激光型等类型的水位传感器,并且既可以单独使用其中的一种也可按上述各种型号组合起来使用。
34.根据权利要求1所述的恒浮力浮体,其特征在于它由产生恒定浮力的物体材料和收集这些物体产生的浮力的外壳来组成,浮体的外壳通常是由钢筋混凝土、金属、橡胶、复合材料等韧性较大的材料制成,外壳的空腔内用不渗水且比水轻得多的恒浮力材料(如特制的闭孔型泡沫塑料)来产生恒定的浮力,并将它们置于各种非恒浮力浮体的内腔中,最好将这些恒浮力材料装入网袋内后再以系根方式捆绑于浮体内壁下部特设的部位上,使相应的非恒力浮体变成恒浮力浮体。
35.根据权利要求1所述的复合浮体,其特征在于它是由同时具有可调浮体、集成浮体、分立浮体、恒浮力浮体中两种或两种以上的性能组合而成的浮体,在集成浮体的各个封闭内腔里再增设内胎后便构成内胎式集成复合浮体,在分立浮体内增设一个内胎的便成为单内胎分立复合浮体,在分立浮体内增设两个以上内胎的便成为多内胎分立复合浮体,在浮体内腔中既填充部分恒浮力料材又设置内胎的便成为内胎式准恒浮力复合浮体,
36.根据权利要求1或13或22所述的系根式浮体,其特征在于系根式浮体的底端有一根系根杆(或成闭合环状的系根绳),一个固定于杆端的系根环。
37.根据权利要求1或13或22所述的卡接式浮体,其特征在于卡接式浮体一般为长圆筒形,圆筒的直径略小于浮体所在网眼内切园的直径,园筒的高度应略大于卡接时浮体所跨越的浮升件框架整数层的高度,圆筒上端柱面周围有一层垂直柱面的水平防脱支臂,水平防脱支臂的数目和浮体所在网眼的边数相同并且它们之间有着相同的相邻间距,每根水平防脱支臂的长度稍小于浮体柱面到网(眼)樑中轴线的距离且在端头有一个水平状的支臂防脱孔,与水平防脱支臂相对应,在网眼每边的樑面上设置有一垂直防脱支墩,垂直防脱支墩顶部附近也有一个能与支臂防脱孔相匹配的水平状支墩防脱孔,安装时能使支臂防脱孔的中轴线与支墩防脱孔的中轴线重合,此时将一根防脱螺栓从这两个空中穿过,使浮体的水平支臂与网眼樑面的垂直防脱支墩连接在一起,从而达到了防止浮体和浮升件骨架之间产生水平旋转的目的,为了让防脱螺栓能跟随下述均压弹性垫片形变引起浮体相对于骨架的升降,支墩防脱孔为在垂直方向有较大尺寸的长孔,在水平防脱支臂下方的浮体柱面上分布有和浮体跨越浮升件骨架网樑块层数相同的升力支臂层,相邻升力支臂层之间的高度与浮升件骨架中对应相邻网樑快之间的高度相等,每层有和网眼边数同等数目的升力支臂,各升力支臂的支承面均处于各层樑快的下面,并通过一弹性垫快向樑快传递浮体产生的浮力,每一层的支臂都以相同的间距分布在浮体柱面上,防脱支臂和各层支臂的垂直投影均互相重合,每个支臂的水平长度略小于网眼樑的水平宽度的一半,把浮体安置到浮升件内时应先时升力支臂的水平臂指向网眼的角顶方向,让浮体进入浮升件骨架的定位位置之后再旋转浮体一定角度(四方形网眼的要旋转45度,正六边形网眼的要旋转30度)使各支臂都处于各网樑快的底部,各升力支臂与网状樑之间置有一弹性垫快,弹性垫快使整个浮体产生的浮力能较均匀地分配到各个升力支臂上。
38.根据权利要求1或13或22所述的锁顶式浮体,其特征在于锁顶式浮体一般也为长圆筒体或长棱柱体,圆筒的直径略小于浮体所在网眼的内切园直径,园筒的高度基本等于浮升件骨架的高度,棱柱体的横截面则和浮体所在的网眼形状相似并略小于网眼,浮体的锁顶式浮体顶部设置有一个帽状多边形小平台,平台的形状和浮体所处的锁顶式浮升件顶部网梁块的网眼相似,并刚好能置于网眼之中,小平台的上面各边和浮升件框架顶部网梁块的网眼各边都装设有数量合适且能相互配合的锁顶环,利用穿过这两个锁顶环的锁顶拴把浮体的浮力传递给浮升件的顶部的网樑快,锁顶式浮体的锁顶机构和拚接边上的锁定机构的构造原理完全相同,同时在锁定拴与锁顶孔的传力面之间加入一块弹性垫块,使整个浮体产生的浮力能比较均匀地通过顶部各个锁顶机构传递给浮升件框架。
39.根据权利要求1的稳定体,其特征在于稳定体是一个平铺地漂浮在海面自身为全密封的网状浮体,它的网眼可为三角形或多边形等形状,
40.根据权利要求1的保安浮体,其特征在于这些浮体都是以紧贴着漂浮平台底面的方式来安装的各种浮体,其中一些还可是既具有储存压缩空气功能又具有保安浮体功能的双功能浮体。
41.根据权利要求1的姿态监控系统的压缩空气子系统,其特征在于该压缩空气子系统的供气主母管可采用单主母管制式或分段主母管制式,在分段主母管制式中,每段主母管都通过阀门和一台或多台供给气源的空气压缩机、一条或多条小区储气小母管、一条或多条小区供气小母管以及左右两端的分段主母管相连接,由空气压缩机送出的压缩空气经一个遥控气源阀和一个单向阀输向本段压缩空气主母管内,位于本段主母管两端装设有两个遥控分段阀,在主气母管和每条小区储气小母管之间装设有一个遥控交换阀,每条小区储气小母管和本小区的各个储气罐之间都有一个遥控进出口气阀,利用交换阀和各储气罐的进出口阀,既可以把主母管上的压缩空气输送到并接于储气小母管上的各个储气罐中,(这些储气罐既可以安装在浮升件中也可以安装在平台底下,)另外在需要时还可以通过软管把压缩空气储存在稳定体的气舱内,在主气母管和各小区配气小母管之间连接有一个遥控主供进气阀,而在小区储气小母管与小区配气小母管之间又连接有一个遥控储供进气阀,利用这两个进气阀能使小区配气小母管能方便地既可从主气母管获得压缩空气也可从储气小母管获得压缩空气,大大地提高了小区配气小母管向本小区浮体供气的可靠性,在小区配气小母管上并联地装设有多条向可调浮体充气的分支管道,每条分支都连接由一个遥控充气阀,充气阀的另一端通过法兰、管道等管路组件和各可调浮体内腔相连通,姿态控制系统在需要时对各浮体的遥控充气阀和遥控排水阀进行控制,在各段主母管、储气小母管、配气小母管、储气罐及压缩空气机的出口管道等部位均装设有压力传感器,并利用电缆把这些压力传感器和姿态监控系统连接起来。
42.根据权利要求1所述的深海型海面仪,其特征在于它由一根深海海水连通管和一个生成局部平稳海面的长圆筒密封腔壳所组成,深海海水连通管长200多米,在深海端的管口固定有一个防止异物堵塞的网罩,在处于海面的这一端通过法兰(或专门的管道连接件)和一根被置于与海面波浪相隔绝的长圆筒形密封外壳内的海面指示管相连通,圆筒形密封外壳垂直地固定在支撑件的支柱上并使外壳的顶部靠着平台的底部附近,圆筒形密封外壳的长度略小于漂浮平台底部到浮升件顶部之间的距离,外壳内的海面指示管长度比外壳略短一些,密封腔体内装设有对海面指示管内的海面水位进行监测的水位传感器,水位传感器可以采用电接点型、电磁型、光电型、超声波型、和激光型等型号,或是上述各种传感器的有机组合,海面仪圆筒形密封外壳腔体的上端部有一个便于安装和维修水位传感器的端盖,端盖和主腔体通过法兰来连接,这两个法兰之间加入密封垫来密封,在法兰下方附近有两个开孔,一个用来安装传感器电缆插座,插座和外壳壁之间要用密封垫或其他方法进行密封,另一个用来引入一截小口径的连通管,此管一端的外壁和海面仪外壳壁严密地结合在一起,另一端通过管件连接器和一个遥控三通阀的出口相连接,三通阀的常通进口也通过管件连接器和一根大气连通管相连接,大气连通管向上通到平台底部后有一个使管口向下一百八十度的弯头,三通阀的常闭进口通过管件连接器及相应的管道和专门用于检测海面仪的压缩空气系统相连接,用于检查海面仪的压缩空气系统的气源,由向浮体充气的压缩空气系统主母管通过减压阀来获得,正常时海面仪的圆筒形密封外壳的内腔通过遥控三通阀的常开通道和大气相通。
43.根据权利要求1所述的通用型海面仪,其特征在于它由上下两部分组成,它的下部是一个章鱼状的海面感受器,其上部是一个生成局部平稳海面的长圆筒密封腔壳,密封腔的结构和深海型海面仪完全相同,即密封腔内套有一根代表实际平静海面的海面指示管和设置有检测平静海面变化的水位传感器,外壳内的海面指示管从壳体下端引出后和一个章鱼状的海面感受部件的顶端相连接在一起,海面感受部件的中央有一个可分出多条分支管的联箱,联箱由一截在外侧圆柱面上钻有多个分接孔的封底园管构成,然后象章鱼的长爪一样,再从联箱的分接孔上连接出多条长度和内径都相同的分支取样管,各分支取样管的末端也都套有一个防异物堵塞的网罩,并申向联箱的四面八方的不同部位水中,并且各分支取样管末端都被固定在浮升件底部尽可能深的同一深度上,安装后各分支取样管都必须呈单调下降状态(某些部位过长的管子盘绕成螺旋状),并保证使气泡在管内没有停滞的地方,让管内都充满水,各分支取样管末端到分支联箱中轴线与分支管末端所在的平面的交点的距离应分布在设计的最大波长到零这段区间内,它们之间既可按随机分布方式来取值,也可以采用模数转换的等间隙分布方式来取值,分支取样管以海面仪的轴线为中心向四方伸出,分支取样管的数目越多从海面仪密封腔内海面指示管中得到的基准海面就越稳定,分支取样管的数目根据不同用途的平台可灵活变化。
44.根据权利要求1所述的矢量推进器,其特征在于;矢量推进器内燃机或电动机驱动的螺旋桨推进装置,推进装置的原动机可设置在一个基座上,固定于海上平台上的水平状园环形或半圆环形的轨道支撑着原动机的基座,(当内燃机产生的转距通过能在输出端实现正反转向变换的变速箱来传送时或采用直接用电动机产生转距时,支撑原动机基座的轨道可为半园环形),整个基座在牵引装置的作用下可以在园环形轨道上绕着环形轨道的圆心来回转动,原动机水平轴输出的动力通过液力耦合器传送给上置齿轮箱的水平输入轴端,齿轮箱内的锥形齿轮付把水平转动变成垂直转动并传送给垂直向下的输出轴端,且这个垂直向下的输出端务必要位于园环轨道的园心上,上置齿轮箱的箱体固定在和原动机的同一基座上,一根垂直套筒的上端套住上置齿轮箱下部垂直向下的输出轴端并和上置齿轮箱箱体连接在一起,该套筒的下端套住下齿轮箱的输入轴端并和下肢齿轮箱箱体连在一起,(当原动机采用立轴的电动机时可不使用上置的齿轮箱),处于套筒内的中间传动轴的两端分别和上齿轮箱的输出轴端和下置齿轮箱的输入轴端相连接,中间传动轴上下两端和中间部位都由被固定在垂直套筒内的轴承所支承,中间传动轴在套筒内垂直地伸入海中,下置齿轮箱的输入轴端接受中间转轴传送的转距并通过箱内的锥齿轮付把它传送到水平状态的输出轴端上,下置齿轮箱的水平输出轴端连接水平状的螺旋桨转轴,螺旋桨的水平转轴由固定在水平套筒内壁的轴承所支承,水平套筒的一端套住下部的锥齿轮箱的输出轴端并固定在下部的锥齿轮箱箱体上,水平套筒的另一端通过一斜撑和垂直套筒连接在一起,形成一个稳定的三角形结构;垂直套筒和垂直中间传动轴的长度应能使整个螺旋桨都处于最大波谷的下方,垂直轴套的上下两端由固定于平台的两个轴承所支承,原动机通过上端齿轮箱和垂直套连成一体并可随机座一起整体绕着园环轨道的圆心转动,从而使螺旋推进器产生所需要的矢量推力,以获得控制系统所需要的补偿推力。
45.根据权利要求1所述的着床是基本块,其特征在于着床式基本半潜体块其主干的结构就和一根竹竿一样,在一根管子内有着多块竹节般的隔板把它分隔成多个相互独立的封闭的空间间隔,每个间隔都装设有控制本间隔浮力大小的有关装置,即位于间隔底部的进出水遥控阀(或进出水孔)和对间隔进行充气、从间隔顶部进行排气的遥控阀及管道等,这些管线都和基本块主干牢固地连在一起并从块的平台端引出连接气源和控制线的接口,在用于极深海域的着床式的基本块中,要把整个深度按阶梯方式来划分成个数适当的深度区间,不同深度区间内的间隔用压力不同的压缩空气母管来供气,每个间隔都可以按复合浮体的标准来设置,同时每个间隔在制造时其底部侧壁上必须留有便于向间隔内放置内胎或恒浮体的门孔和设置控制本间隔浮力的进出水阀、充气、排气阀等部件,门孔的边缘有密封件,着床式基本块主干的柱面上按轴向分布有多层完全包容主干横截面的小平台,各小平台的垂直投影都能重合在一起,小平台最好为等腰梯形状,基本块的中轴线都垂直于小平台并穿过小平台的内切园的圆心,每个梯形小平台的两腰边上都有一些构成块间锁定机构的锁定环,各着床式基本块的底部都有一块扇形的基座,基座和海床接触的底面上分布有很多能从柔软的海床中获得支撑力和附着力的杯状吸盘。
46.根据权利要求1所述的方位传感器,其特征在于方位传感器有磁感应式和光电式两大类;磁感应式方位传感器由一块永久磁铁和多个磁敏感元件组成,磁敏感元件可为干簧管、磁敏二极管、磁敏三极管和或霍尔元件等,磁敏感元件以相邻元件之间具有同等间距的方式分布在环形轨道的外边或内边的水平圆环(或半园环)上,水平圆环的园心的垂直投影和轨道园环的圆心的垂直投影相互重合,永久磁铁被固定在从基座中伸出的小支臂末端,小支臂的长度应能满足使永久磁铁扫过磁敏感元件时该元件的物理状态产生明显变化,光电式方位传感器由一个能发射红外线的光头和多个对相应光头发出的红外光敏感的光敏元件组成,它的元件布置方式和磁感应式方位传感器的元件布置方式完全相同,红外光敏感元件以相邻元件之间具有同等间距的方式分布在环形轨道的外边或内边的水平圆环(或半园环)上,水平圆环的园心的垂直投影和轨道园环的圆心的垂直投影相互重合,红外光头被固定在从基座中伸出的小支臂末端,小支臂的长度应能满足使红外光头的光线扫过红外光敏感元件时该元件的物理状态产生明显变化,而又不至于碰到敏感元件。
47.根据权利要求1所述的垂直检测仪,其特征在于垂直检测仪由底板、外壳、摆状垂直基准件、测距探头、支架、阻尼液等部件及材料构成,底板有多个用于固定仪器的地脚螺丝孔,底板和外壳的底部紧密连接在一起,外壳可分成上下两部分,上下两部分通过它之间的连接部件(如法兰)可构成一个密封腔壳体,腔壳体的上部分为可盖住整个支架的杯状罩,罩顶部的中央有一个圆形的透光窗口,通过此窗口可以清楚看见罩内罗盘所指示的方位,下部分的壳体兼作仪器的基座,基座呈广口容器状并盛载有粘度较大的阻尼液体,在基座上方边缘有一个用于传感器的电缆连接插座,容器内固定着一个由三根小支柱和一些横梁构成正三棱柱状的直立支架,支架顶部有一小平台,小平台顶部设置有一个指示地理方位的罗盘,支架顶部小平台下面的中心点为垂直基准件的悬挂点,摆状垂直悬挂件和摆有些相似,它由一根相当于摆杆的细长螺杆、一个位于摆锤位置的阻尼件、一个位于摆杆中下部位圆柱状垂直基准件、一个拧在摆杆顶端的杯状悬挂螺帽以及一截从悬挂螺帽顶部中心孔穿过的悬挂线(绳)等组成,摆杆下端的摆锤位置处是有较大垂直表面并靠自身重量沉没于阻尼液中的阻尼件,阻尼件的上端面中心有一个和摆杆螺纹相配合的垂直连接螺孔,阻尼件沉没在阻尼液时不存在由它形成的气室并且整个阻尼件的重心必须位于连接螺孔的中轴线上,摆杆的下端拧入这个连接孔内使摆杆和阻尼件连成一体,圆柱状垂直基准件的圆柱表面很光亮,圆柱的中间有一个和摆杆螺纹相配合的螺纹孔,螺孔的中轴线和圆柱体的中轴线互相重合,圆柱状基准件一般拧在摆杆的下部(即靠近阻尼件的上方),杯状悬挂螺帽很象一个圆筒形的杯子,杯子的内壁也有能和摆杆的螺纹相适配的内螺纹,正常使用时杯子的底部朝天,杯底的中心有一个供穿悬挂线的悬挂孔,悬挂孔的中轴线和杯状悬挂螺帽螺纹的中轴线互相重合,比悬挂孔径稍小的悬挂线从悬挂孔中穿过,悬挂线的一端系有一根阻止悬挂线从悬挂孔滑出的小棒,然后把穿有悬挂线的杯状悬挂螺帽拧到摆杆的顶端,整个垂直悬挂件便利用悬挂线系固在直立支架的顶部平台中央的下方,通过调节悬挂线的长短,使垂直悬挂件下端的阻尼件完全浸入大粘度的阻尼液中,并使阻尼件在仪器的测量范围内不会碰到其他构件,这种设置使圆柱状垂直基准件的圆柱面时刻保持垂直状态,适当增加包括有效悬挂线在内的整个垂直悬挂件的长度,可提高仪器的灵敏度,在正对着圆柱状基准件中间的位置的外围的正三棱柱状直立支架的三个柱上装设有一个圆心位于圆柱状垂直基准件的圆柱中轴线上的园环状平台,园环的内径是垂直基准件的圆柱直径的1.2倍以上,安装时应使园环平台处于初设时所需要的水平状态,固定距离传感器的支座被园环平台面支托,并通过调节罗杆能使支座按园环平台的径向作精密移动,而安装在支座的距离传感器主要用来检测各传感器到垂直基准件圆柱面的距离,距离传感器要求有较高的精度,可采用激光型、超声波型等类型,安装在园环形平台上的距离传感器通常有两个、三个或三个以上等不同数目,它们都以相同的间隔均匀地分布在园环平台上,有两个距离传感器的只能构成一维垂直检测仪,即它只能感受连接这两个距离传感器探头形成这条直线段端的相对沉降,有三个及三个以上距离传感器的可构成二维垂直检测仪,它能感受它所在的平面所出现的倾斜方位和倾斜值,上述这些距离传感器的检测探头到圆柱状垂直基准件圆柱表面的初始距离通过调节螺杆可精确调节,初始设置时应使各距离传感器的检测探头到圆柱状垂直基准件圆柱表面的初始距离都相等。
48.根据权利要求1所述的防腐技术,其特征在于在平台构件采用一般的钢材来制造时,除了采用耐腐材料涂覆表面外还可以采用成熟的阴极保护方法(即防腐保护电源的阳极连接到所保护的金属构件上,处于海水中的保护金属则连接到其负极上),在主骨架采用钢筋混凝土时可有三种防护措施,第一,可在混凝土表面喷涂致密的防水涂料(如改性沥青或其他具有优良防水性能的涂料等),第二在主骨架采用钢筋混凝土的外层用比同等深度的海水压强略高的微正压淡水养护孔层来进行保护,第三,同时采用的微正压淡水养护孔层和表面喷涂致密的防水涂料来进行防护,使海水难以渗入混凝土内,钢筋获得保护而不容易锈蚀,上述微正压淡水养护孔层是按照下面的方法来获得的,即在制造好的主骨架樑、柱外面用管壁可向外面四周渗水的管路缠绕一层有适当螺距的螺旋状缠绕层,而在大面积的基础块表面则采用同样的渗水管路以蛇形方式来敷设,然后在这些渗水软管外面再浇筑一层用钢网作筋的养护层混凝土,淡水养护层的每根淡水管都有进出水口,用淡水充满淡水管后,将淡水管出口封闭,淡水管的进水口通过管道接入出海面一定高度的静压淡水箱底中,静压淡水箱距离正常海面的高度应使淡水养护层中的淡水能保持比同一深度海水的压强还高一些的压强,通常静压淡水箱底部距离正常海面的高度为淡水养护层所处最大深度的0.06倍以上,为了降低处于浅层部位淡水养护层所承受的静压力,也可以按不同的深度区间分别设置高度不同的静压淡水箱。
49.根据权利要求1所述的防海生物附着技术,其特征在于在平台构件使用的防腐涂料中掺和一些能使涂料的PH值达到9-10左右的碱性物质,或在钢筋混凝土结构采用淡水养护技术时在养护层的水中加入溶于水的碱性物质,使养护层的水变成PH值达到9-10的碱溶液。
50.根据权利要求1所述的不到翁式海上平台,其特征在于在着床式基本块主干中下部的“小腿”处增设一些压载用的篮状平台-压载篮,篮中加入便宜的砂石作压载物,使整个平台的重心低于整个平台的浮力中心,把整个平台从着床的浅海区安置到不能着床的深海区,这时着床式固定海上平台就变成了具有不倒翁特征的漂浮式海上平台,同理,在漂浮式海上平台的浮升件底部再增设带有压载篮的“长腿”并加上适当的压载物使其重心低于浮力中心后,漂浮式海上平台也可以变成海上“不倒翁”,海上“不倒翁”式平台具有很高的稳定性,它一般不需要设置稳定体,通常用于平台载荷变化很小的场合或某些特殊用途。
51.根据权利要求1所述基本块采用阶梯式集中下水轨道的技术方案,其特征在于式集中下水轨道时应在水深能满足基本块漂浮且岸上有相当开阔的地方来建造一条从能满足基本块漂浮的深水处一直斜斜地向上延伸到岸上一定高度的主干下水轨道(相当于船厂的滑道),主干下水轨道的两边分布有多级阶梯,每级阶梯上都敷设一条分支轨道,每条分支轨道上都可停放有一辆或多辆承载量十分巨大的平板车,基本块就在这些平板车上进行制造并利用它作运送的载体,而在主干下水轨道上有一辆承载量比平板车更大的缆车,该缆车要和主干下水轨道的坡度相匹配,使正常处于主干下水轨道的缆车装载面呈水平状态,缆车通过缆绳和在主干下水轨道高端的绞盘相连接,利用绞盘可使缆车在主干下水轨道上自由移动或停留在所需要的位置,缆车设有一系列轮轴,轮轴相应部位都装设有能在主干下水轨道上滚动的滚轮,缆车的水平承载面上又敷设有一条与主干滑轨道相垂直(指它们的空间投影互相垂直)又与阶梯分支轨道相平行且能很好相衔接的装载轨道,此装载轨道可承载从分支轨道送来承载着基本块的平板车,根据主干下水轨道的坡度及缆车面上装载轨道参数并精确设计两旁阶梯上分支轨道的标高,可使载着基本块的平板车能方便准确地驶入缆车上的装载轨道中去,主干下水轨道上的缆车将基本块送入水中后又将平板车送回到原来的分支轨道中或专门的堆栈轨道中,当有一条分支轨道上的平板车数目达到2和2以上时,必须留出一条空的分支轨道作平板车的堆栈轨道,这种方案尤其适合要求有较长保养期的钢筋混凝土基本块的制造。
52.根据权利要求1所述基本块采用船坞方式的制造技术方案,其特征在于采用浮船坞方式制造基本块时,浮船坞本身最好采用本文章所述具有优良抗浪性能的漂浮平台式结构。
53.根据权利要求1所述的柱状稳定体,其特征在于它为一个有较长线度的柱状空腔体,最好为长圆筒状内胎式浮体,众多的稳定体以均匀的水平间距分散地分布在浮升件的顶部,并象粗大的柱子一样高高地垂直伸出水面,它采用可拆卸方式植根于浮升件上,除此之外,还可以使支撑件的支柱和柱状稳定体结合在一起,制成能产生有效稳定浮力的可密封的圆筒支柱,这种圆筒支柱最好采用内胎式式浮体结构的可密封圆筒支柱。
54.根据权利要求1所述的海上平台,其用途特征在于海上平台可以用来建造各种工厂、采矿企业、农牧场、住宅区、学校、医院、别墅、度假村、游乐场、酒店、仓库、飞机场、卫星发射场、卫星测控站、海产品养殖场、远洋补给站、海水淡化厂、污水处理厂、高产盐场、石油开采平台、跨海大桥、防波堤、深水港、大洋中的人造避风港、海上绿色能源开发装置系统、悬浮于水中时速达一万多公里的超高速真空隧道交通运输线、能经受极地海区浮冰挤压的极地考察站、海上城市以及由上述各种用途进行不同的有机结合而成的组合体。
55.根据权利要求1所述的基本块专用拚接平台拚接法,其用途特征在于专用拼接平台可为一般的半潜式漂浮平台也可为“不倒翁”式的海上平台,当采用不倒到翁式的海上平台作专用拼接平台时,其排水量要比被拚接的半潜式基本块要大得多,其横断面轮廓最好为Y字形,Y字形的三个分叉大小及相邻间距均相同,各个分叉的端部都有能和基本块实现拚接的拚接边及锁定机构,且起码有两个分叉装有矢量推进器,使专用拚接平台能以所需的方向和速度把固定在分叉端部的半潜式基本块送到拚接部位;同时被拚接的单个稳定性差的半潜式基本块往往也要配合采取一定的稳定措施,通常使基本块先拼接具有较大浮力支承面且浮力可控的临时浮力块,或在基本块下部拼接临时的压载篮让基本块在水中变成不倒翁状态,以方便拼接工作的顺利进行,基本块完成对平台主体的拼接之后,拚接专用平台和被拚接的基本块分离,并把原先接于基本块的临时浮力块或压载篮卸下。
全文摘要
本发明采用防腐蚀技术利用低廉的钢筋混凝土或金属等材料来制造基本块,然后通过积木式的方法,把这些基本块拼接成可处于任何海区,面积达数千平方公里以及有效载荷达数百亿吨的海上平台。平台设置的稳定体、备用浮体、保安浮体、及姿态监控系统,使其具有浮力的实时自动补偿功能,并获得永不沉没的安全性和极佳的抗浪性,它即使在四五十米高的狂涛中也能长期保持平稳姿态。利用它人类可以建设海上工厂、城市、农场、住宅区。
文档编号B63B35/44GK1354112SQ00128480
公开日2002年6月19日 申请日期2000年11月20日 优先权日2000年11月20日
发明者龙炳勋 申请人:龙炳勋
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