浮体定位桩的制作方法

浮体定位桩的制作方法
【专利摘要】一种浮体定位桩，包括：连接柱；以及浮力舱，具有能与海水不连通的第一空腔，所述浮力舱与所述连接柱的一端固定连接；压载舱，与所述连接柱的另一端连接，当所述浮体定位桩在海水中工作时，所述压载舱与海水连通；桁架，固定连接于所述浮力舱和所述压载舱之间，所述桁架的长度不大于50米，当所述浮体定位桩在海水中工作时，海流能从所述桁架内穿过；所述浮力舱的排水量不小于所述浮体定位桩的总质量，所述浮体定位桩在海水中工作时，在外界自然力作用下产生的倾斜角不大于1度。本实用新型的浮体定位桩不需要系泊就能够实现在海洋中稳定定位，且不易发生倾斜和漂移。
【专利说明】浮体定位粧

【技术领域】
[0001]本实用新型涉及海洋结构物工程领域，具体涉及一种浮体定位桩。

【背景技术】
[0002]海洋作业通常需要通过海洋结构物来完成，海洋结构物包括海洋灯塔、钻井平台、船舶码头、避风港甚至人工岛等，如何使这些海洋结构物在海洋中稳定地系泊成为海洋作业的最大困扰。
[0003]在水深较浅的海域，通常采用将浮体定位桩直接埋入海床的方式来实现对海洋结构物的定位，在水深较深的海域，尤其在海洋中，浮体定位桩直接埋入海床的定位方式无论从成本还是技术上都很难实现。现有技术中，海洋中的海洋结构物主要采用悬链式系泊系统和张紧式系泊系统进行定位。
[0004]然而，悬链式系泊系统和张紧式系泊系统均存在难以克服的缺点，主要体现在以下几方面:
[0005]第一，系泊系统需要与海床上的锚点连接才能最终实现系泊，系泊系统与锚点的连接技术通常有抛锚锁栓技术和GPS助推器动力助推技术，这两种技术在海洋中实施起来对技术的要求极高；
[0006]第二，上述两种系泊系统占用的系泊半径都较大，容易与附近其他海洋结构物的系泊系统发生干涉；
[0007]第三，系泊系统实现系泊需要在海床上设置锚点，容易造成对海床的破坏；另外，在系泊系统迁移的过程中，悬链或绷紧索靠近海床的一端与海床发生摩擦，也会对海床造成破坏。
实用新型内容
[0008]本实用新型解决的问题是提供一种在海水中比较稳定地实现定位功能的浮体定位桩。
[0009]为解决上述问题，本实用新型提供一种浮体定位桩，包括:
[0010]连接柱；以及
[0011]浮力舱，具有与海水不连通的第一空腔，所述浮力舱与所述连接柱的一端固定连接;
[0012]压载舱，与所述连接柱的另一端连接，当所述浮体定位桩在海水中工作时，所述压载舱与海水连通；
[0013]桁架，固定连接于所述浮力舱和所述连接柱之间，或固定连接于所述压载舱和所述连接柱之间，或将所述连接柱沿轴向分隔成两段、且固定连接于两段连接柱之间；
[0014]当所述浮体定位桩在海水中工作时，所述桁架位于所述浮体定位桩沿伸长方向上与海流对应的位置，所述桁架的长度不小于海流的深度，海流能从所述桁架内穿过；
[0015]所述浮力舱的排水量不小于所述浮体定位桩的总质量，所述浮体定位桩在海水中工作时，在外界自然力作用下产生的倾斜角不大于I度。
[0016]可选的，在所述浮体定位桩在海水中工作时，所述浮体定位桩的重心距离海平面大于10米、且与桁架错开；在所述浮体定位桩在海水中工作时，所述重心低于浮心，浮心和重心之间的距离大于8米；所述浮体定位桩的总质量不小于50吨。
[0017]可选的，所述浮体定位桩的长度比桁架大50米以上。
[0018]可选的，所述浮力舱的第一空腔中填充有密度小于水且不吸水的材料。
[0019]可选的，还包括:
[0020]通道，所述通道与所述压载舱连通、并且当所述浮体定位桩在海水中工作时，所述通道与外界大气连通、与所述浮力舱气体不连通，所述通道能够允许通过其向所述压载舱内装载压载物。
[0021]可选的，所述压载舱还包括:
[0022]通孔，位于所述压载舱的侧壁，所述通孔使得压载舱限定的空腔能与外界水连通。
[0023]可选的，所述祐1架由多根沿轴向延伸的第一祐1柱组成，多根所述第一祐1柱的一端与所述连接柱连接，另一端与所述浮力舱连接，多根所述第一桁柱之间具有空隙，多根所述第一桁柱中的每根比所述连接柱细。
[0024]可选的，相邻第一桁柱之间通过第二桁柱连接，多根所述第二桁柱中的每根比所述连接柱细。
[0025]可选的，还包括储备舱，所述储备舱限定了第二空腔，所述储备舱固定连接于所述浮力舱和所述连接柱之间；
[0026]所述储备舱的第二空腔能够与海水连通或者不连通。
[0027]可选的，在所述连接柱的轴向外表面上、沿所述连接柱的周向方向还间隔设置有多个第一阻力件，用于增加海水对所述连接柱的阻力，所述多个第一阻力件中的每个沿所述连接柱的轴向平面向外延伸、且与所述连接柱固定连接。
[0028]可选的，所述多个第一阻力件相对于所述连接柱的轴心线对称分布。
[0029]可选的，所述第一阻力件呈板状，所述第一阻力件的板面垂直于所述连接柱的轴向外表面。
[0030]可选的，在所述连接柱的轴向外表面上、相邻两个第一阻力件之间固定设置有多个第二阻力件，用于增加海水对所述连接柱的阻力；
[0031]所述多个第二阻力件沿所述连接柱的伸长方向间隔设置；
[0032]所述多个第二阻力件中的每个与所述连接柱的轴向外表面呈非平行的交角，所述多个第二阻力件中的每个与所述第一阻力件呈非平行的交角。
[0033]可选的，所述第二阻力件呈板状，所述第二阻力件的板面垂直于所述连接柱的轴向外表面。
[0034]可选的，所述第一阻力件呈板状，所述第二阻力件的板面垂直于所述第一阻力件的板面。
[0035]与现有技术相比，本实用新型的技术方案具有以下优点:
[0036]第一方面利用浮力舱产生垂直于海平面向上的浮力、以及浮体定位桩自身具有的垂直海平面向下的重力之间的平衡，使得浮体定位桩放置于在海洋中时，能够在垂直于海平面的方向实现平衡，从而能够悬浮于海洋中；第二方面利用压载舱填充压载物后，重心向底端移动，加大扶正力矩，为浮体定位桩的稳定提供更加可靠的保障；第三方面设置可供海流穿过的桁架，使得桩体不受海流影响。

【专利附图】

【附图说明】
[0037]图1是本实用新型一个实施例中浮体定位桩的结构示意图，其中压载舱空载；
[0038]图2是本实用新型一个实施例浮体定位桩中桁架的立体结构示意图；
[0039]图3是图1中沿A-A’方向的剖面示意图；
[0040]图4是本实用新型另一个实施例中浮体定位桩的结构示意图。

【具体实施方式】
[0041]为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施例做详细的说明。
[0042]本实用新型的一个实施例提供一种浮体定位桩，参照图1，包括连接柱110以及分别连接于连接柱110的两端的浮力舱120和压载舱130。浮力舱120具有与海水不连通的第一空腔121 ;压载舱130限定了一个空腔131，当浮体定位桩在海水中工作时，压载舱130的空腔131与海水连通；还包括桁架160，固定连接于浮力舱120和连接柱110之间，或固定连接于压载舱130和连接柱110之间，或将连接柱110沿轴向分隔成两段、且固定连接于两段连接柱110之间，桁架160可允许海流穿过。这里的“浮体”，指的是能够悬浮于水中不下沉，但也不会漂移的物体；“浮体”与“漂体”不同，“漂体”指的是漂浮于水面上，且可随外力作用漂移的物体。
[0043]浮力舱120与海水不连通，指的是浮力舱的第一空腔121不与海水连通即可，其可以是封闭的，也可以与外界大气连通。
[0044]参照图1，浮体定位桩100具有顶端a和底端b，顶端a位于浮力舱120远离连接柱I1的一端，底端b位于浮体定位桩相对于顶端a的另一端；浮力舱120的排水量(即浮力舱完全浸没于海水中时，排开的水的质量)不小于浮体定位桩的总质量，浮体定位桩的总质量不小于50吨。浮力舱120的排水量即浮力舱120完全浸入海水中所排开的水的质量，这里的质量和排水量均用吨位来表示(I吨=1000千克)，因此，当浮体定位桩位于海水中时，所受的浮力可以抵消重力，因此浮体定位桩能够悬浮在海水中。所述浮体定位桩在海水中工作时，在外界自然力作用下产生的倾斜角不大于I度，在要求稳定性要求严格的应用场合，还可以通过改变桩体参数，使得所述浮体定位桩在外界自然力作用下产生的倾斜角不大于0.1度。
[0045]浮力舱120的排水量不小于浮体定位桩的总质量，这里的质量和排水量均用吨位来表示。因此，当浮体定位桩位于海水中时，所受的浮力可以抵消重力，因此浮体定位桩能够悬浮在海水中。在一些实施例中，浮力舱120的总排水量要大于200t(lt = lOOOKg)。在一些实施例中，在没有压载的情况下，浮力舱120的质量占浮体定位桩的总质量不超过1/3。浮力舱120的形状可以为立方体形、长方体形。当浮体定位桩在海水中工作时，具有浮心M和重心G，重心G位于浮心M和底端b之间。浮力舱120的浮心M要尽量远离桩体的重心，而且其排水量要大，综合这两个条件，浮力舱120的结构优选为截面为正方形的长方体结构，且长方体的高度大于截面的宽度，即浮力舱120的高度应当适当大一些。
[0046]进一步地，浮力舱120的第一空腔121中可以填充满质量轻(密度小于水)且不吸水的材料，这样可以避免浮力舱120在受到腐蚀或外力破坏时，避免海水或者其他物质进入第一空腔121，保证浮力舱120的功能。质量轻且不吸水的材料其质量相对于浮体定位桩来说可以忽略不计，作为一个实施例，质量轻且不吸水的材料，比如可以为聚氯乙烯、泡沫等等有机材料。
[0047]参照图3，考虑到海流的影响，在浮力舱和连接柱之间设置了桁架160，当浮体定位桩在海水中工作时，海流能从桁架160内穿过。桁架160位于浮体定位桩沿伸长方向上与海流对应的位置，桁架160的长度不小于海流的深度或者基本与海流深度相当，也就是说桁架160的长度一般由指定海域的海流深度决定、且最好不小于指定海域的海流深度，然而考虑到实际海流深度以及成本控制，桁架160的长度不超过50米即可，桁架160的长度是指在桩体在海水中工作时其高度。
[0048]当海面受到风力作用时，表层海水运动会形成风浪，即使风力最大的情况下，其能够影响的表层海水深度一般地不超过10米，因此浮体定位桩的重心G要低于风浪深度。重心G距离海平面S的距离应当大于10米，重心G和浮心M之间的距离应当大于8米。此外，为了避免海流影响，重心G还应当避开桁架160的位置。在一些实施例中，假设桁架160为50米，且桁架160位于浮力舱120和连接柱110之间，则所述浮体定位桩的重心要距离海平面S达60米以上，桩体总长度达100米以上，浮体定位桩的浮心M位于浮力舱120内、且浮心M和重心G之间的距离不小于58米，那么重心G与海平面S的距离比桁架160长度大10米以上，浮心M和重心G之间的距离比桁架160长度大8米以上。
[0049]参照图1并结合图2,祐1架160可以由多根竖直第一祐1柱161组成,多根第一祐1柱161之间具有空隙，多根第一桁柱161的一端与所述浮力舱120连接，另一端与所述连接柱110连接。相邻第一祐1柱161之间通过一根或者多根第二祐1柱162连接。多根第一祐1柱161、第二桁柱162中的每根的横向尺寸远远比连接柱小，即远比连接柱110细，当浮体定位桩在海水中工作时，海流能从多根第一桁柱161、第二桁柱162之间的空隙中穿过。整体桁架160的横向尺寸，即垂直于连接柱110的伸长方向的尺寸，可以和连接柱110的横向尺寸相同。由于桁架160的每根第一桁柱161、第二桁柱162比较细，为了保证在海流或者风浪冲击下不会断，每根第一桁柱161、第二桁柱162的强度要足够高。
[0050]进一步地，压载舱130的侧壁上还可以设置有通孔(未标注)，通孔的数量不宜过多，一般一到两个即可，通孔的尺寸也不宜过大，只要能使海水顺利进入压载舱130并使得压载舱130限定的空腔131与外界海水连通即可。在一些实施例中，通孔还可以采用密封件(未图示)进行密封，以隔离空腔131和外界。这样在运输过程中，压载舱130可以密封起来，以便于运输。压载舱130可以空载，也可以通过加载重物对浮体定位桩进行增重，以便将浮体定位桩的重心G进一步拉低，以增大浮心距(即重心G和浮心M之间的距离)，因此连接柱110的长度不不需要设置得很长，浮体定位桩在海水中也能稳定定位。压载舱130的形状可以采用任何形状，比如方形、圆柱形等。压载舱130的质量要尽量大，体积要小。在一些实施例中，压载舱130空载时，压载舱130与连接柱110的质量之和大于整个桩体质量的2/3 ;压载舱130满载时，压载舱130与压载物的质量之和占整个桩体的质量的比重超过1/2。
[0051]空载时，连接柱110的质量占浮体定位桩总质量的比重大于1/3。在一些实施例中，连接柱110沿其伸长方向的质量均匀，强度均匀。浮体定位桩在海水工作时，呈竖直状态，即在无风浪或者无海流时，浮体定位桩与海平面S基本垂直。浮体定位桩100必须有足够的质量才能稳定。由于本实用新型的实施例中桩体的底端具有压载舱130，通过向压载舱130中填充压载物，因此连接柱110不必具有很大的长度也可能满足质量的要求，在一些实施例中，若浮体定位桩100为钢结构，即浮力舱120和连接柱110均为不锈钢，为了实现稳定定位，例如可以设置在连接柱I1的宽度为3米情况下，连接柱110的长度要大于35米。
[0052]在一些实施例中，为了向压载舱130内填充压载物，还可以设置通道140。在一些实施例中，通道140位于连接柱110内且沿连接柱110延伸，贯穿连接柱110和浮力舱120，通道用于装载压载物，当浮体定位桩在海水中工作时，通道的在海面上的一端与140外界大气连通、通道110另一端通过压载舱130与海水连通，通道140与浮力舱120气体不连通。压载物可以是石块、铁块等密度较大的物质。
[0053]参考图4，在一些实施例中，浮体定位桩还可以包括储备舱150，固定连接于浮力舱120和桁架160之间。储备舱150限定了一个第二空腔151，当浮体定位桩在海水中工作时，储备舱150可以与海水连通或者不连通。当储备舱150内装载物(例如海水或其他物体)的时候，储备舱150可以作为充当连接柱来增加桩体的质量。当负载增加、需要加大浮体定位桩可以承受的负载量时，可以将储备舱150内的装载物释放掉充当浮力舱的一部分使用，这样可以增加浮体定位桩的浮力，从而增加浮体定位桩的负载能力。这样通过设置储备舱，可以根据外界情况灵活控制桩体的上浮和下沉、从而控制桩体的负载能力。储备舱150内的装载物可以为海水。
[0054]进一步地，参照图1并结合图3所示(图3为图1中沿A-A’方向的剖面示意图)，连接柱110上还可以设置有多个第一阻力件111。多个第一阻力件111用于增加海水对连接柱110的阻力，确切地说，多个第一阻力件111用于增加桩体倾斜时海水对其阻力。多个第一阻力件111在连接柱110的轴向外表面上、沿连接柱的周向间隔分布。多个第一阻力件111中的每个沿连接柱110的轴向平面向外延伸、且与连接柱110固定连接。
[0055]连接柱110具有轴心线，连接柱110具有平行于轴心线的外表面和垂直于轴心线的外表面，此处轴向外表面是指平行于连接柱110的轴心线的外表面。连接柱110的径向平面是指垂直于连接柱110的轴心线的径向平面，连接柱110的轴向平面是指通过连接柱110的轴心线的平面。在一些实施例中，第一阻力件111中的每个可以为板状，第一阻力件111的板面垂直于连接柱110的轴向外表面。在一些实施例中，多个第一阻力件111相对于连接柱110的轴心线可以呈对称分布。
[0056]在图1所示的实施例中，第一阻力件111中的每个从连接柱110的一端延伸至另一端，可以与连接柱110的长度相同。其中，第一阻力件111的各个点可以位于同一轴向平面上，也可以位于不同轴向平面上，即第一阻力件111可以是平面状，也可以是曲面状，其中以平面状为好。
[0057]在一些实施例中，在连接柱110的轴向外表面上、相邻两第一阻力件111之间设有多个第二阻力件112，用于增加海水对连接柱的阻力，具体地说，是增大海水对桩体上下移动时候的阻力。多个第二阻力件112沿连接柱110的伸长方向间隔设置，多个第二阻力件112中的每个与连接柱110和相邻两第一阻力件111固定连接，多个第二阻力件112中的每个与连接柱110的轴向外表面呈非平行的交角，多个第二阻力件112中的每个与第一阻力件111呈非平行的交角(即夹角)。第二阻力件可以呈板状，第二阻力件112的板面可以垂直于连接柱的轴向外表面。若第一阻力件111和第二阻力件112均呈板状，第二阻力件112的板面垂直于第一阻力件111的板面。其中，第二阻力件112的各个点可以位于同一径向平面上，也可以位于不同径向平面上，即第二阻力件112可以是平面状，也可以是曲面状，其中以平面状为好。
[0058]第一阻力件111和第二阻力件112的设置可以根据桩体的强度需要进行。在一些实施例中，第一阻力件111可以设置4个，沿连接柱110的周向均匀分布，并且在每两个相邻的第一阻力件111之间、沿连接柱110伸长方向每间隔4.75米设置一个第二阻力件112。
[0059]当如前的浮体定位桩具有储备舱150的时候，也可以设置第一阻力件111和第二阻力件112，在此不再详述。
[0060]作为一个实施例，海洋定位100可以整体均为钢结构，即:连接柱110、浮力舱120以及压载舱130、桁架160均为钢结构。
[0061]本实用新型实施例的浮体定位桩的工作原理如下，当浮体定位桩不受横向外力(即平行于海平面S的方向的作用力，例如由风或者海浪施加的力，海流的运动非常缓慢，其对浮体定位桩施加的力相对于风力来说可以忽略不计)作用时，其垂直于海平面S，处于初始状态；当受到横向外力作用时，横向外力将产生倾斜力矩，根据船舶静力学，浮体定位桩自身的重力将产生扶正力矩；另外，桩体处于水下的部分还受到水压(海水的压力)的作用，水压产生阻力力矩。扶正力矩和阻力力矩均可以抵抗倾斜力矩，促使浮体定位桩回复至原始状态。
[0062]仅考虑风力作用时，假设浮体定位桩倾斜0.1° (角度)，其受到风力、重力和水压(这里只考虑浮心M至底端b部分的水压)三方面的作用力，结合图1，具体受力分析如下。
[0063]风力作用至浮体定位桩中暴露在海平面S以上的部分，定义风力作用的中心为风力中心P ;海水的压力中心为水压中心。
[0064]定义风力中心P距离浮心M的距离为H1，重心G距离浮心M的距离为H2,水压中心与浮心M的距离为H3,定义风力为FP，浮力为FM，重力为Fe，海水的压力为Fw。
[0065]风力Fp对浮体定位桩施加一个倾斜力矩Tp，Tp约为:
[0066]Tp = Fp.BC.H1
[0067]其中B为受风面积，C为流线形系数(C = 0.5)。
[0068]重力Fe对浮体定位桩施加一个扶正力矩Te，Tg约为:
[0069]Tg = Fg.H2.Sin0.1。
[0070]水压Fw对浮体定位粧施加一个阻力力矩Tw，作为一个简化示例，水的阻力力矩Tw可以釆用如下公式计算:
[0071]Tw = Fw.H3 = P.V.T.H3
[0072]其中P为海水密度，V为浮体定位桩倾斜0.1°时排开的水的体积，H3为水压中心至浮心M的距离，T为水压系数(当50米深的浮体定位桩全部浸没在海水中时，所受的平均水压相当于2.5个大气压，即水压系数为2.5。这里取T = 2)。
[0073]仅考虑重力时，浮体定位桩能够保持不倾斜时，需满足扶正力矩Te不小于倾斜力矩τρ，而在临界状态时，扶正力矩Te =倾斜力矩τρ，即:
[0074]Fg.H2.Sin0.1。= Fp.BC.H1 (公式一)
[0075]仅考虑水压时，浮体定位桩能够保持不倾斜时，需满足阻力力矩Tw不小于倾斜力矩τρ，而在临界状态时，阻力力矩Tw =倾斜力矩τρ，即:
[0076]P.V.T.H3 = Fp.BC.H1 (公式二 )
[0077]经过计算，桩体中没有桁架的情况与有桁架的情况相比，桩体的重量要小一些，吃水深度要低一些，暴露在海面上的面积则要大一些，桩体重心与浮心之间的距离也要小一些。也就是说，如果按照公式一，桩体中没有桁架的情况与有桁架的情况相比，倾斜力矩要大一些，而扶正力矩则会小一些，也就是说，有桁架的时候，桩体的稳定性要比没有桁架的时候更好。
[0078]下面分析浮体定位桩没有桁架的情况下，其受力情况:
[0079]假设浮体定位桩的各项参数如下:顶端a至底端b的距离为51m ;浮体定位桩的总质量约为60t ;连接柱、压载舱和浮力舱的横截面均为正方形，连接柱设置为横截面宽3m、高38m的柱体，浮力舱120设置为横截面宽5m、高Ilm的柱体，压载舱130设置为横截面宽4m，高2m的柱体；浮力舱、连接柱、压载舱均用相同规格的钢材制成。
[0080]当压载舱130空载时，参照图2，浮体定位桩吃水深度约为43m，浮力舱120暴露在海平面S以上高度约为Sm，计算得到:
[0081]受风面积B = 40m2 ；
[0082]重心G距离底端b的高度约为32.5m ;则浮心M距离底端b的高度为41.5m,水压中心距离底端b的高度约为14.3m。
[0083]则H1 = 5.5m, H2 = 8.5m, H3 = 27.2m ；
[0084]将各项参数代入公式一，则得到Fp ^ 0.01t/m2。
[0085]注:本实施例中浮体定位桩所受各力以吨(t)为单位，下同。
[0086]将各项参数代入公式二，则得到Fp ^ 2.4t/m2。
[0087]那么，在压载舱130空载情况下，综合考虑重力和水压，浮体定位桩倾斜0.1度需要的风力至少约为2.41t/m2。倾斜角度越大，则需要的风力越大。
[0088]一般情况下，海面上的风力最大仅能达到lt/m2，因为每平方米到达It时人就会被吹到空中去，大于每平方米It的风压是很少的。可见浮体定位桩在空载状态下，就算加上海浪的作用力，也能够实现稳定定位。
[0089]当桩体作为浮标使用的时候，由于其对于稳定性要求不是非常严格(例如倾斜I度也没关系，只要不发生移位就可以)，上述桩体完全可以满足要求；当对桩体的稳定性要求比较严格的时候，例如将其作为钻进平台、人工岛等的定位时，则可以通过向压载舱130中增加压载物或增加桩体长度以增加桩体的浮心距，或者通过增设第一、第二阻力板以增加海水阻力等方式，来加强桩体的稳定性。
[0090]如前，压载舱130还可以通过加载重物进行对浮体定位桩进一步增重从而使其工作状态下更为稳定。当压载舱130满载时，浮体定位桩的总质量可以达到约200t，此时浮体定位桩的吃水深度增加至为50m，浮力舱120暴露在海平面S以上的高度减小为lm，受风面积B’ = 5m2，浮心M距离底端b的高度为45m,重心G距离底端b的高度约为10.5m ;则H/=5.5m，H2’ = 34.53m，H3’ = 30m。
[0091]可以看到，满载时，浮心M较空载时有所上升，整个桩体中风压中心与浮心的距离不变，重心与浮心的距离增加，水压中心与浮心的距离也增加。那么，当浮体定位桩倾斜0.1度时，需要的风力更大，也就是说浮体定位桩在满载时更稳定。
[0092]如上，浮体定位桩没有桁架时，可以保持非常好的稳定性，那么在当其有桁架时，仍旧可以保持非常好的稳定性。
[0093]综上，一般的风力以及海浪的作用，无法使浮体定位桩发生倾斜，本实用新型的实施例的浮体定位桩能够足够克服风力和由风力产生的海浪对其产生的横向外力，从而实现稳定定位。
[0094]在其他实施例中，浮体定位桩的总质量也可以是其他值，但为了保证稳定，浮体定位桩空载时的总质量应当不小于50吨，另外，浮体定位桩的底端b至顶端a的距离可以大于50米，该距离的上限以不同海域的海水深度为准，只要满足该距离小于指定海域的海水深度即可。
[0095]综上，本实施例中的海洋浮体定位桩利用在海洋中受到的浮力与重力的内联关系，实现桩体在海洋中的定位及固定的作用和目的，浮体定位桩无须锁栓即可实现固定不漂移或者仅有微动；相对于现有技术的系泊系统来说，使用方便，整体结构尺寸较小，避免不同浮体定位桩之间的干涉，且由于不需要与海床锚接，对海床无伤害。
[0096]本实施例的浮体定位桩可应用于海洋浮标、灯塔定位固定等，但不仅限于上述应用。需要注意的是，当浮体定位桩周围系有负载物时，例如作为船舶停靠点而系泊有船舶时，此时负载物作为浮体定位桩的一个部分，负载物将会增加整个浮体定位桩的受风面积，导致浮体定位桩承受风压的能力有所下降，例如假设浮体定位桩原受风面积为150m2，每平方米可承受风压为10t，负载物的受风面积为300m2，如负载物受风面积与浮体定位桩受风面积相重叠时，受风面积仍为300m2，如受风面中心与浮力中心不变，那么这时每平方米承风压能量则降低，相比于无负载的情况有所减小。因此在实际使用时，需要合理限制浮体定位桩可承受的负载物容量，保证其稳定性。
[0097]虽然本实用新型披露如上，但本实用新型并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本实用新型的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。
【权利要求】
1.一种浮体定位桩，其特征在于，包括: 连接柱；以及 浮力舱，具有与海水不连通的第一空腔，所述浮力舱与所述连接柱的一端固定连接； 压载舱，与所述连接柱的另一端连接，当所述浮体定位桩在海水中工作时，所述压载舱与海水连通； 桁架，固定连接于所述浮力舱和所述连接柱之间，或固定连接于所述压载舱和所述连接柱之间，或将所述连接柱沿轴向分隔成两段、且固定连接于两段连接柱之间； 当所述浮体定位桩在海水中工作时，所述桁架位于所述浮体定位桩沿伸长方向上与海流对应的位置，所述桁架的长度不小于海流的深度，海流能从所述桁架内穿过； 所述浮力舱的排水量不小于所述浮体定位桩的总质量，所述浮体定位桩在海水中工作时，在外界自然力作用下产生的倾斜角不大于I度。
2.如权利要求1所述的浮体定位桩，其特征在于，在所述浮体定位桩在海水中工作时，所述浮体定位桩的重心距离海平面大于10米、且与桁架错开；所述重心低于浮心，浮心和重心之间的距离大于8米；所述浮体定位桩的总质量不小于50吨。
3.如权利要求1所述的浮体定位桩，其特征在于，所述浮体定位桩的长度比桁架大50米以上。
4.如权利要求1所述的浮体定位桩，其特征在于，所述浮力舱的第一空腔中填充有密度小于水且不吸水的材料。
5.如权利要求1所述的浮体定位桩，其特征在于，还包括: 通道，所述通道与所述压载舱连通、并且当所述浮体定位桩在海水中工作时，所述通道与外界大气连通、与所述浮力舱气体不连通，所述通道能够允许通过其向所述压载舱内装载压载物。
6.如权利要求1所述的浮体定位桩，其特征在于，所述压载舱还包括: 通孔，位于所述压载舱的侧壁，所述通孔使得压载舱限定的空腔能与外界水连通。
7.如权利要求1所述的浮体定位桩，其特征在于，所述桁架由多根沿轴向延伸的第一桁柱组成，多根所述第一桁柱的一端与所述连接柱连接，另一端与所述浮力舱连接，多根所述第一桁柱之间具有空隙，多根所述第一桁柱中的每根比所述连接柱细。
8.如权利要求7所述的浮体定位桩，其特征在于，相邻第一桁柱之间通过第二桁柱连接，多根所述第二桁柱中的每根比所述连接柱细。
9.如权利要求1?8中任一项所述的浮体定位桩，其特征在于，还包括储备舱，所述储备舱限定了第二空腔，所述储备舱固定连接于所述浮力舱和所述连接柱之间； 所述储备舱的第二空腔能够与海水连通或者不连通。
10.如权利要求1?8中任一项所述的浮体定位桩，其特征在于，在所述连接柱的轴向外表面上、沿所述连接柱的周向方向还间隔设置有多个第一阻力件，用于增加海水对所述连接柱的阻力，所述多个第一阻力件中的每个沿所述连接柱的轴向平面向外延伸、且与所述连接柱固定连接。
11.如权利要求10所述的浮体定位桩，其特征在于，所述多个第一阻力件相对于所述连接柱的轴心线对称分布。
12.如权利要求10所述的浮体定位桩，其特征在于，所述第一阻力件呈板状，所述第一阻力件的板面垂直于所述连接柱的轴向外表面。
13.如权利要求10所述的浮体定位桩，其特征在于，在所述连接柱的轴向外表面上、相邻两个第一阻力件之间固定设置有多个第二阻力件，用于增加海水对所述连接柱的阻力； 所述多个第二阻力件沿所述连接柱的伸长方向间隔设置； 所述多个第二阻力件中的每个与所述连接柱的轴向外表面呈非平行的交角，所述多个第二阻力件中的每个与所述第一阻力件呈非平行的交角。
14.如权利要求13所述的浮体定位桩，其特征在于，所述第二阻力件呈板状，所述第二阻力件的板面垂直于所述连接柱的轴向外表面。
15.如权利要求13所述的浮体定位桩，其特征在于，所述第一阻力件呈板状，所述第二阻力件的板面垂直于所述第一阻力件的板面。
【文档编号】B63B21/50GK203921137SQ201420301175
【公开日】2014年11月5日 申请日期:2014年6月6日 优先权日:2014年6月6日
【发明者】海飞, 郑玮 申请人:上海海郑海洋建设工程技术有限公司