一种超大型多浮体半潜式浮动平台的制作方法

本实用新型涉及海洋工程技术领域，具体的是涉及一种超大型多浮体半潜式浮动平台。

背景技术：

随着经济的增长和人口的增加，陆地资源和空间显得极为有限。同时21世纪全面进入海洋经济发展时代，超过全球面积2/3以上的海洋蕴含着非常丰富的生物、石油和矿产资源等，在海上建造浮动平台对促进我国海洋资源的开发、海上空间的合理有效利用以及经济的可持续发展有着极为深远的战略意义。

传统的填海造地以及排水围垦等方法不但花费大、工期长，而且还会破坏生态环境的平衡。于是近年来，以有效利用海上空间和开发海洋资源为目的的各种超大型浮体结构引起了世界的广泛关注。常见的超大型浮体有下列几种形式，有箱型(浮舟桥型)(Pontoon type)、半潜水柱脚型(Semi-Submersible Column Footing Type)及半潜水低船体型(Semi-Submersible Lower Hull Type)。其中箱型浮体构造简单，维护方便，适宜用在浅海或近海水域，水动力性能较差；半潜式浮体的构造比较复杂，吃水较大，但其水动力性能比较好，适宜用在较恶劣的海洋环境中。此外，目前实际应用以及主要研究的多为模块化超大浮体，即使用连接件将多个较小的浮体模块组合在一起，构成超大浮体。此类浮体的一个致命缺陷是在连接部位出现应力过大的问题。由此可见，超大浮体技术探索方向需要设计一种跨度超大型化、体积及自重小、波浪作用力小、在风浪中安全，同时结合箱式和半潜式的优点，又能有效解决连接部位应力过大问题的结构形式。

技术实现要素：

鉴于已有技术存在的缺陷，本实用新型的目的是要提供一种超大型多浮体半潜式浮动平台，其结合箱式和半潜式的优点，在有效解决连接部位应力过大问题的同时具有跨度超大型化、体积及自重小、波浪作用力小、在风浪中安全等优点。

为了实现上述目的，本实用新型的技术方案：

一种超大型多浮体半潜式浮动平台，其特征在于，包括：

位于水面以上的一体式的上壳体；

以所述上壳体为基体，被构造于所述上壳体上的上层建筑；

多个部分本体悬浮或者悬浮于水中且通过多个立柱与所述上壳体相连接的下浮体，且各所述下浮体沿着平台的宽度方向平行排布；

多个分别与所述上壳体、下浮体相连接且彼此相互独立的立柱；

以及若干被设置于部分或者全部下浮体各自所对应的立柱之间的撑杆；以通过各所述撑杆将各相应的立柱沿着平台的宽度方向连接为整体结构。

进一步，作为本实用新型的优选方案

所述平台的跨度优选位于600m～5000m之间，且其浮在水中的吃水高度不大于所述跨度的1/50。

进一步，作为本实用新型的优选方案

所述上壳体的横截面形状优选采用多边形。

进一步，作为本实用新型的优选方案

所述下浮体的横截面形状优选采用多边形或椭圆形。

进一步，作为本实用新型的优选方案

各所述下浮体尺寸规格：其长度为平台的跨度，其宽度为平台的宽度的1/20—1/2，其高度为平台空载时吃水高度的2倍至平台满载时的吃水高度。

进一步，作为本实用新型的优选方案

全部下浮体的总体积为平台空载时排水体积的2倍至平台的满载排水体积的体积值。

进一步，作为本实用新型的优选方案

各所述立柱采用同一尺寸规格，且设置于同一下浮体上的相邻两立柱的间隔距离为其最大直径至其最大直径的10倍之间的距离。

进一步，作为本实用新型的优选方案

各所述立柱的最大直径均为所述下浮体宽度的50％—100％。

进一步，作为本实用新型的优选方案

所述立柱由直径从上至下逐渐递减的圆台结构以及以所述圆台结构下端最小直径为直径的圆柱结构构成。

进一步，作为本实用新型的优选方案

每一所述立柱与下浮体的连接处均设有通过肘板辅助连接的圆形垫板。

进一步，作为本实用新型的优选方案

所述撑杆下表面的位置不低于所述肘板的上边缘。

进一步，作为本实用新型的优选方案

所述上层建筑的主甲板至少具有平台的跨度3/4的长度且其高度沿平台跨度方向逐渐变化。

进一步，作为本实用新型的优选方案

所述上层建筑的高度变化趋势为阶梯状分布的变化趋势。

进一步，作为本实用新型的优选方案

所述上层建筑的高度变化处进行结构加强。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果：

本实用新型结合了箱式和半潜式的优点，如其通过采用平台的整体结构有效解决了连接部位应力过大问题；如通过沿着宽度方向平行排布的多个下浮体结构并对其体积、结构进行限定，使其在满载时，具有半潜式超大浮体的良好水动力性能且由于下浮体的分布空间的长度和宽度大、数量多特征，使其仍能够提供足够的浮力使平台的吃水较小，从而可以布置在水深较小的近岸海湾或海域，使其具有了箱式超大浮体浅吃水的优点；另其还具有通过上下两部分设计的立柱结构形式有效减缓浮冰对立柱的冲击作用和波浪对上壳体下表面的垂直砰击作用，提高了平台寿命及实用性；以及通过上层建筑的主甲板在纵向上连续，且其高度变化处结构缓慢变化并加强的设计，避免了出现严重的应力集中问题等优点。

附图说明

图1是本实用新型所述平台主体部分示意图；

图2是本实用新型所述平台的侧视结构示意图；

图3是本实用新型所述平台的前视结构示意图；

图4是本实用新型所述平台的局部结构示意图。

图中：1、上壳体，2、下浮体，3、立柱，4、撑杆，5、上层建筑，6、上层建筑的高度变化处，7、肘板，8、圆形垫板，9、平台冬季吃水线。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1～图3所示，本实用新型所述的超大型多浮体半潜式浮动平台，其包括：

(1)位于水面以上的一体式的上壳体1，其作为平台上部结构；进一步，作为本实用新型的优选方案，所述上壳体为一体式整体结构，其横截面形状优选采用多边形，如图1～图3，所述上壳体1的截面形状为矩形；进一步，作为本实用新型的优选方案，所述平台具有跨度非常大的整体结构，其跨度优选位于600m～5000m之间，且其浮在水中的吃水高度相对于平台跨度非常小，即不大于所述跨度的1/50，如跨度为1000m，若按渤海海域200年一遇极限波浪工况计算，其跨度可达5～6个波长；因此该平台不容易像普通船舶那样在波浪作用下倾覆；同时，所述平台的整体结构也解决了模块化形式连接部位应力过大的问题。进一步，作为本实用新型的优选方案所述上壳体1长度等于平台跨度1000m，宽度等于平台宽度100m，高度相对于平台跨度非常小，应不小于平台跨度的1/1000且不大于平台跨度的1/100；如高度为2m。

(2)以所述上壳体1为基体，被构造于所述上壳体主甲板上的上层建筑5；进一步，作为本实用新型的优选方案，所述上层建筑的主甲板应有相当的长度，即其至少具有平台的跨度3/4的长度，如若上壳体长度为1000m，则上层建筑的总体长度为900m，同时上层建筑的高度沿着平台的跨度方向逐渐连续变化，以实现在强度校核时可以计入剖面模数，保证平台的总纵强度。进一步，作为本实用新型的优选方案所述上层建筑的高度变化趋势为阶梯状分布的变化趋势；使得所述上层建筑5的高度按平台的布置需求、弯矩分布、强度要求等阶梯状分布且高度变化处6结构缓慢变化并加强，则是为例避免出现严重的应力集中问题，以保证平台的局部强度满足要求。

(3)多个部分本体悬浮或者漂浮于水中且通过多个立柱3与所述上壳体相连接的下浮体2，各所述下浮体2沿着平台的宽度方向平行排布；进一步，作为本实用新型的优选方案，所述下浮体作为与海水接触平台下部结构，所述下浮体的横截面形状优选采用多边形(矩形)或椭圆形(圆形)；且其上所对应的每一下浮体立柱的横向之间使用撑杆连接；进一步，作为本实用新型的优选方案，所述下浮体的数目不小于2个，所述下浮体在水平面内沿平台宽度方向平行布置，分布空间的长度近似等于平台跨度，宽度近似等于平台宽度；进一步，作为本实用新型的优选方案，各所述下浮体尺寸规格为其长度为平台的跨度，其宽度不小于平台宽度的1/20且不大于平台宽度的1/2，其高度不小于平台空载时吃水高度的2倍且不大于平台满载时的吃水高度。进一步，作为本实用新型的优选方案，全部下浮体的总体积不大于平台的满载排水体积，不小于平台空载时排水体积的2倍；进一步，作为本实用新型的优选方案，如图2、图3和表1，优选所述下浮体2有6个，分别在水平方向的平面内沿平台宽度方向平行布置；所述下浮体2分布空间的长度为1000m，分布空间的宽度为100m；且所述下浮体2的横截面为矩形，长1000m，宽10m，高5m，所述下浮体2的总体积为300000m³。则以上特征有以下技术意义：所述下浮体2总体积较小，且分散在多个小体积的下浮体2上，可减小波浪载荷对下浮体2的作用；通过限定下浮体2的总体积，使得平台在空载时有足够的吃水，满足稳性要求；当平台满载时，保证其吃水线高于下浮体，处在水线面面积较小的立柱上，使平台具有了半潜式超大浮体的良好水动力性能；另外，由于下浮体2的分布空间的长度和宽度大、数量多，仍能够提供足够的浮力使平台的吃水较小，从而可以布置在水深较小的近岸海湾或海域，具有了箱式超大浮体浅吃水的优点。

表1

(4)多个分别与所述上壳体1、下浮体2相连接且彼此相互独立的立柱3；进一步，作为本实用新型的优选方案，各所述立柱采用同一尺寸规格，且所述立柱的数目非常多即设置于同一下浮体上的相邻两立柱的间隔距离为等于其最大直径至其最大直径的10倍之间的距离。进一步，作为本实用新型的优选方案，各所述立柱的截面为椭圆形、多边形或其他类似形状，其最大直径不小于所述下浮体宽度的1/2，不大于所述下浮体的宽度；进一步，作为本实用新型的优选方案，如图3～图4，所述立柱3由两部分组成，上面的部分为直径从上至下逐渐递减的圆台结构，下面的部分为其直径与上面部分圆台结构的下底直径相等的圆柱结构，等于下浮体宽度的3/5，上下两部分连接的位置应在平台的冬季吃水线9处。这种结构形式可以减缓浮冰对立柱的冲击作用和波浪对上壳体下表面的垂直砰击作用。进一步，作为本实用新型的优选方案使得每一所述立柱3与下浮体2的连接处均设有通过肘板7辅助连接的圆形垫板8。

(5)以及若干被设置于部分或者全部下浮体各自所对应的立柱3之间的撑杆4；以通过各所述撑杆4将各相应的立柱沿着平台的宽度方向连接为整体结构。进一步，作为本实用新型的优选方案，各所述撑杆布置在平台宽度方向各立柱之间，将各立柱连成一个整体结构，所述撑杆的横截面为椭圆形、多边形或类似形状另外，并不需要在平台宽度方向所有列(即下浮体上)的立柱之间都设置撑杆，但如果设置，就必须在横向整列立柱之间都设置撑杆；进一步，作为本实用新型的优选方案，所述撑杆下表面的位置不低于所述肘板的上边缘。进一步，作为本实用新型的优选方案，所述撑杆4的横截面为矩形，布置在平台宽度方向的立柱3之间，将立柱3连成一个整体结构；且所述撑杆4下表面的位置在立柱3底部肘板7的上边缘以上，这样的结构和布置形式可以起到一定的压浪作用。每隔3列立柱设置1列撑杆，将立柱连成一个整体，以保证平台的横向强度。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型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实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。