海洋经济开发基础平台模块及海上平台的制作方法

本发明涉及海洋经济开发技术领域，更具体地说，涉及一种海洋经济开发基础平台模块及海上平台。

背景技术：

超过全球面积2/3以上的海洋蕴含着非常丰富的旅游、生物、石油和矿产资源等。在海上建造作业平台对海洋进行经济开发，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。目前，海上作业平台主要包括船舶、固定式人工岛及海上平台(高出海面且具有水平台面的一种桁架构筑物)等。船舶主要用于运输货物，人工岛建造投资大、耗时长且不能移动，而由于海上环境恶劣，海上平台的环境适应性和安全性至关重要、需要进一步提高。现有技术中，常用的是半潜式海上平台，半潜式海上平台其一般由多个分散布置的位于水下的浮筒、连接浮筒和平台的多根立柱及连接各个浮筒的横撑组成，其吃水位于立柱上，由于立柱尺寸相对与浮体而言尺度较小，使其具有运动阻力较小的优点，但是其储备浮力不足，较小的载荷变化(主要是重量和位置变化时)就会引起较大的吃水位变化和不平稳性，抵抗风暴能力和适应海况的能力较差，基本无法进行大规模的海洋开发作业。且由于结构的限制，各个分散的浮筒之间通过横撑连接造成连接节点过多，整体强度较低，疲劳强度和应力控制的提高具有较大难度。

因此，亟需开发一种结构简单并具有更大的储备浮力、能够更好抵抗风暴以适应恶劣海况且具有更高稳定性、高强度和抗翻沉能力等高安全性的海洋经济开发平台。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种海洋经济开发基础平台模块，其具有具备大储备浮力和大水线面的环状主浮体框，主浮体框通过竖向连接柱支撑作业平台，提高了整体的稳定性、抵抗风暴的能力和抗翻沉能力、并具有通过调节压载来适应恶劣海况的调节能力，具有更好的安全性；且结构简单、整体框架性强，提高了整体框架的强度。

本发明提供的一种海洋经济开发基础平台模块，包括有：主浮体框，所述主浮体框包括有沿环形方向延伸、并首尾连接形成封闭环形的柱状浮体；设置于所述主浮体框上方的具有海上作业平台层面的作业平台，所述作业平台与所述主浮体框通过竖向延伸的第一连接柱相连接，所述海上作业平台层面上连接有用于进行各种海上作业的上层建筑；设置于所述主浮体框下方的下框体，所述下框体呈封闭的环状结构，且所述下框体与所述主浮体框通过竖向延伸的第二连接柱相连接；所述主浮体框的排水量大于所述海洋经济开发基础平台模块的结构总重量。

优选地，所述作业平台设置有多个、沿所述第一连接柱的轴向排列，且相邻的两个所述作业平台通过所述第一连接柱连接；所述下框体设置有多个、沿所述第一连接柱的轴向排列，且相邻的两个所述下框体通过所述第二连接柱连接。

优选地，所述第一连接柱和所述第二连接柱均设置有多个、沿所述主浮体框的环状结构的周向分布；所述第一连接柱的径向尺寸沿轴向呈中间大两端小的结构，所述第一连接柱为空心柱管形成的浮体结构。

优选地，所述主浮体框的环空内均铺设有第一支撑平台，所述下框体的环状结构的环空内铺设有第二支撑平台，所述第一支撑平台和所述第二支撑平台均呈镂空结构。

优选地，所述柱状浮体呈空心结构且其径向截面为矩形或多边形；所述柱状浮体的内部空间设置有用于容纳物体的舱室结构。

优选地，所述第一支撑平台设置有用于连接所述柱状浮体的两端的加固浮体；所述下框体设置有形成所述下框体的环状结构的环形浮体，所述第二支撑平台设置有多个两端分别与所述环形浮体连接的连接浮体；所述作业平台包括有呈环状结构的上框体和铺设于所述上框体上方的一体式平台，所述上框体的环状结构的环空内设置有其两端分别与所述环空的内壁连接的支撑杆。

优选地，各个所述支撑杆、所述加固浮体及所述连接浮体均沿各自所对应的所述环空的径向延伸。

优选地，所述主浮体框与所述作业平台之间、所述主浮体框与所述下框体之间设置有辅助连接柱。

优选地，所述环形浮体、所述第二浮体、所述支撑杆、所述加固浮体、所述连接浮体、所述第二连接柱及所述辅助连接柱均为空心柱管形成的浮体结构。

本发明还提供了一种海上平台，包括有如上所述的海洋经济开发基础平台模块及用于将所述海洋经济开发模块进行定位的系泊系统。

本发明提供的技术方案中，海洋经济开发基础平台模块，其包括有用于排水和承担主要浮力的主浮体框、平行设置于主浮体框上方的作业平台和平行设置于主浮体框的下框体。主浮体框由平行于海面且沿环形延伸的柱状浮体首尾连接形成，作业平台用于进行海上作业，下框体位于水平面之下、承担次要浮力且可以为整体模块提供稳定力、防止模块左右摇晃或翻沉。主浮体框和下框体均呈封闭式环状结构，主浮体框和作业平台之间通过竖向的第一连接柱连接，主浮体框和下框体之间通过竖向的第二连接柱连接，形成了一个整体框架。整体框架结构简单且牢固，具有很高的强度和抵抗冲击的性能，且框架的中心镂空、外侧环状结构即大水线面的主浮体框承担主要重量并提供稳定性，在风浪和载重发生剧变时，仍具有极高的稳定性和抗翻沉能力；且整体框架呈镂空结构，海浪在冲击该框架时，会有大部分海浪从空隙处直接越过或穿过该海洋经济开发基础平台模块，有效地减小了模块所受的风浪载荷、使模块受海浪冲击产生的摇荡显著减轻。而主浮体框的排水量大于海洋经济开发基础平台模块的结构总重量，即水线面位于主浮体框的位置，从而本发明提供的海洋经济开发基础平台模块具有较大的储备浮力和较大的水线面。大水线面可以提高正常海况下整体模块的稳定性和安全性；而具有大储备浮力，在风暴海况下可以快速使该基础平台模块通过压载的方式使吃水位位于第一连接柱设计位置上，在保证稳性前提下显著缩小水线面使得整个基础平台模块进入半潜状态，使基础模块受风浪的冲击减小，提高抗风暴能力，保证基础平台模块的安全性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例中海洋经济开发基础平台模块的结构示意图；

图2为本发明实施例中作业平台的结构示意图。

图1-图2中：

主浮体框-1、柱状浮体-101、加固浮体-102、作业平台-2、上框体-201、支撑杆-202、下框体-3、第一连接柱-4、第二连接柱-5。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。

本具体实施方式的目的在于提供一种海洋经济开发基础平台模块，其具有具备大储备浮力和大水线面的环状主浮体框，主浮体框通过竖向连接柱支撑作业平台，提高了整体的稳定性、抵抗风暴的能力和抗翻沉能力、并具有通过调节压载来适应恶劣海况的调节能力，具有更好的安全性；且结构简单、整体框架性强，提高了整体框架的强度。

以下，结合附图对实施例作详细说明。此外，下面所示的实施例不对权利要求所记载的发明的内容起任何限定作用。另外，下面实施例所表示的构成的全部内容不限于作为权利要求所记载的发明的解决方案所必需的。

请参考附图1-2，本实施例提供的一种海洋经济开发基础平台模块，其包括有用于承担主要浮力的主浮体框1、平行设置于主浮体框1上方的作业平台2和平行设置于主浮体框1的下框体3。主浮体框1由平行于海面且沿环形延伸的柱状浮体101首尾连接形成，作业平台2设置有用于连接进行海上作业的各种功能性结构的平台层面，下框体3位于水平面之下、承担次要浮力且可以为整体模块提供稳定力、防止模块左右摇晃或翻沉。主浮体框1和下框体3均呈封闭式环状结构，主浮体框1和作业平台2之间通过纵向的第一连接柱4连接、用以支撑作业平台2，主浮体框1和下框体3之间通过纵向的第二连接柱5连接，优选地，第一连接柱4和第二连接柱5均有多个且沿环状结构的周向分部，从而形成了一个整体框架。且主浮体框1的排水量大于海洋经济开发基础平台模块的结构总重量，即水线面位于主浮体框1的位置，则主浮体框1除了提供浮力，还大幅提高整个基础平台模块的稳性以及由于重量变化引起模块姿态变化的自调整性；且使得整体框架结构简单且牢固，具有很高的强度、抵抗冲击的性能及抗翻沉能力，使得具有该结构的海洋经济开发基础平台模块具有很好的稳定性和稳固性。

具体而言，由于主浮体框1和下框体3均呈环状结构，如图1所示，框架的中心镂空而柱状浮体101、组成下框体3的部件、第一连接柱4和第二连接柱5均位于框架的外侧，以承担主要重量并提供稳定性，主浮体框1浮于海面、提供绝大部分浮力、具有大水线面，该结构使得整个框架在风浪和载重发生剧变时，仍具有极高的稳定性和抗翻沉能力；在此基础上，主浮体框1和作业平台2、主浮体框1和下框体3之间纵向的连接结构均为连接柱，使得整个框架呈镂空结构，则海浪在冲击该框架时，会有大部分海浪从空隙处直接越过或穿过主浮体框1，有效地减小了模块所受的风浪载荷、使模块受海浪冲击产生的摇荡显著减轻，尤其在恶劣的海况下，可以提高整个海洋经济开发基础平台模块的安全性；且由于吃水位或水线面位于主浮体框1上，柱状浮体101的径向尺寸较大，而正常海况情况下，主浮体框1的柱状浮体101沿海水深度方向的下端部分位于水面以下、上端部分位于水面以上，从而本实施例中的海洋经济开发基础平台模块具有较大的储备浮力、且有较大的水线面：大水线面可以提高正常海况下整体模块的稳定性，而大储备浮力使得在风暴海况下可以快速通过压载的方式使吃水位位于第一连接柱设计位置上，在保证稳性前提下显著缩小水线面使得整个基础平台模块进入半潜状态。这样可以显著缩小水线面且减小所受的环境载荷，使基础模块受风浪的冲击减小、产生的晃荡程度减小，提高抗风暴能力，保证基础平台模块的安全性。

且从整体结构而言，与现有技术中的浮式平台相比，本实施例提供的海洋经济开发基础平台模块结构形式简单，连接点数量少，生产快速便捷、投资成本较低，也可以快速批量复制生产形成规模化。而作业平台2可以用来开展各项海洋开采、海产品生产或居住以及娱乐等海上活动。正常海况下，吃水位于主浮体框1时，在主浮体框1上表面形成了一个近海面作业平台，可以方便的开展水面作业活动、且环状结构的主浮体框1和下框体3形成了一个安全的保障空间，下框体3内可以进行适当的水下生产作业等海下作业活动。使得本实施例的海洋经济开发基础平台模块，可以同时在水面上、水面处及水面下便捷地开展作业活动，形成多层次立体协同开发的能够优势互补的海洋经济开发模式。

进一步地，还可以在主浮体框1的环空内设置第一支撑平台，下框体3的环空内设置第二支撑平台，形成更便捷的和更大支撑面积的近海和海下作业平台。具体地，主浮体框1和下框体3的环空内的支撑平台可以是镂空式，以便于海水和海浪从空隙处穿过，抵消和减轻对基础平台模块的冲击。

而作业平台2和下框体3均可以设置有多个、沿所述第一连接柱4的轴向排列，且相邻的两个作业平台2通过第一连接柱4连接，相邻的两个下框体3通过第二连接柱5连接。随着作业平台2和下框体3的个数的增加，主浮体框1的环状结构的径向尺寸增大。增加作业平台2和下框体3的个数可以增加海上作业平台的个数和海下作业平台的个数、且多个作业平台为层叠式，提供了一种楼层型作业空间，使得在同一海域同时进行多种不同内容的作业活动得以便捷实现，且各种不同内容的作业活动又分别具有独立的作业平台、具有极高的空间操作性和开展便利性，对开展海上经济开发具有显著的经济效果。

第一连接柱4和第二连接柱5均设置有多个、沿所述主浮体框1的周向分布，以提供稳固连接和稳固支撑。第一连接柱4可以为由空心柱管形成的浮体结构、以增大第一连接柱4的径向尺寸。在恶劣海况下，吃水位在第一连接柱4上，空心的浮体结构可以增大水线面、使整个基础平台模块保持良好的稳定性。第一连接柱4的一端与柱状浮体101连接、另一端与作业平台2连接，如图1所示，第一连接柱4的径向尺寸可以是沿第一连接柱4的轴向呈中间大两端小的结构，即轴向的中间位置设置有凸环，凸环的径向尺寸大于其余部位的径向尺寸，凸环与其两侧的第一连接柱4的其余部分呈圆角过渡，使得第一连接柱4的径向尺寸是变化的。如此设置，在风暴海况下通过增加压载的方式使水线面位于第一连接柱4上时，基础平台模块具有根据海况进行水线面大小调节的功能：可以根据具体情况增加压载选择吃水位在第一连接柱4上的位置从而由该位置的第一连接柱4的径向尺寸来决定水线面的大小。

由于主浮体框1承担主要浮力，其柱状浮体101的径向尺寸较大。第二连接柱5的径向尺寸可以做如同第一连接柱4同样的设置：第二连接柱5的径向尺寸均沿主浮体框1至下框体3的方向逐渐缩小。

具体地，主浮体框1和下框体3的环状结构均可以是圆形环状也可以是多边形环状。若采用多边形，优选如图1所示的六边形，可以占用较大的空间面积并具有最佳的结构稳定性。具体地，柱状浮体101可以是空心柱管、其材质是钢或防水的复合材料。优选地，而柱状浮体101采用空心柱管制作、呈空心结构，可以在同等重量下具有大截面尺寸，可以增大水线面或排水量并增强框架的稳定性；进一步地，柱状浮体101的径向截面是矩形或多边形、以使柱状浮体101具有与海面平行的两个层面，相比于截面是圆形而言，可以进一步地增加水线面、增强稳固性。而柱状浮体101的内部空间可以进行利用、设置成舱室结构，舱室可以有多个、沿柱状浮体101的周向分布，以用来作为不同的功能区，如压载水、淡水或油料的存储区及机械舱室等。

如图1所示，作业平台2可以采用一体式平台结构、平台的上端面作为海上作业平台层面，用于支撑和连接进行海上作业活动的各种功能性结构，如上层建筑等，而作业平台2内部可以是空心结构其空间可以根据功能要求进行具体利用，如设置宾馆等。第一连接柱4的轴向的上端与平台的下端面连接、下端与柱状浮体101连接。也可以是如图2所示，作业平台2包括有上框体201和铺设于上框体201上方的一体式平台。优选地，上框体201呈环状结构，上框体201的环形可以与主浮体框1的环形形状相同。第一连接柱4的上端与上框体201连接、下端与柱状浮体101连接。上框体201由呈环形结构的杆件形成，其环空内设置有支撑杆202，支撑杆202的两端分别与环空的内壁的不同位置连接。支撑杆202有多个，可以统一沿一个方向排列，也可以沿相互垂直的两个方向排列、形成网状结构，还可以均沿环空的径向延伸、形成在环空的圆心处交叉的结构。各个支撑杆对一体式平台起到支撑和稳固的作用。上框体201和支撑杆202均可以是由空心柱管形成的浮体结构，以在恶劣海况下提供储备浮力。需要说明的是，当环状结构的环空呈圆形时，环空的径向指的是圆的直径方向；如图2所示，当环空呈多边形时，环空的径向指的是多边形的外切圆的直径方向即多边形的对角线方向。

第一支撑平台可以是一体式结构的平台层、铺设在主浮体框1的环空内，或者是如图2所示，第一支撑平台设置有连接柱状浮体101的不同位置处的内壁的加固浮体102。加固浮体102有多个，可以统一沿一个方向排列，也可以沿相互垂直的两个方向排列、形成网状结构，还可以是均沿环空的径向延伸、形成在环空的圆心处交叉的结构。各个加固浮体102形成镂空式的第一支撑平台且可以起到增强框架强度、增强柱状浮体101的抗冲击性、增大主浮体框1的水线面面积和储备浮力、起到提高模块稳固性的作用。

同样地，如图2所示，下框体3由呈环形的环形浮体形成，第二支撑平台由多个位于环空内的连接浮体形成，连接浮体的两端连接在环空的不同位置处的内壁上。各个连接浮体可以统一沿一个方向排列，也可以沿相互垂直的两个方向排列、形成网状结构，还可以均沿环空的径向延伸、形成在环空的圆心处交叉的结构。各个连接浮体不仅可以作为海下的镂空式支撑平台、以供进行海下作业；还可以增大排水量、增强结构强度和稳固性。或者，为增加支撑平台的支撑面积，还可以在下框体3的环空内、各个连接浮体的上方铺设一层支撑层，支撑层呈镂空结构，如钢网，来形成下框体3的支撑平台、作为水下的作业平台使用。而主浮体框1的环空内的支撑平台可以做同样的结构设计。

优选地，加固浮体102、支撑杆202和连接浮体均采用沿环空的径向延伸、在环空的圆心交叉的结构。如此，可以减少各个连接件之间的交叉连接点，避免连接点过多造成强度降低，也可以在环空的圆心处形成一个稳固点。

继而，为了减小各个第一连接柱4和各个第二连接柱5彼此之间的跨距，主浮体框1和作业平台2之间、主浮体框1和下框体3之间可以有辅助连接柱。如，在第一连接柱4与上框体201之间设置有两端分别连接二者斜撑、第二连接柱5和柱状浮体101之间设置有两端分别连接二者的斜撑；或，支撑杆202与加固浮体102之间、连接浮体与加固浮体102之间均可以设置沿第一连接柱4的轴向延伸的径向尺寸较小的连接柱、以增强框架的纵向连接强度，且该连接柱可以位于环空的圆心处，与各个浮体在环空圆心处的交叉点相交叉连结。

而上述的环形浮体、加固浮体102、连接浮体、第二连接柱5及辅助连接柱也均采用空心柱管制作而成、呈空心的浮体结构，以在同等重量下具有大截面尺寸或在同等截面尺寸下具有更小的结构重量。加固浮体102可以增大水线面、排水量、储备浮力并增强框架的稳定性；环形浮体和连接浮体的大截面尺寸可以增大排水量和稳固性,在某些海况下还可以根据需要向环形浮体和连接浮体的空腔内注入水以增加载重使整个基础模块平台下降；第二连接柱5及辅助连接柱的空心结构可以减轻结构总重量。而柱管的横截面形状并不限制于圆形，也可以是矩形或多边形。

且上述各个部件之间的连接均可以采用焊接的方式，使整个框架具有高强度。

本实施例还提供了一种海上平台，包括有如上实施例中所述的海洋经济开发基础平台模块和用于固定该模块的系泊系统。则该海上平台结构简单且稳固、具备大储备浮力和大水线面，提高了整体的稳定性、抵抗风暴的能力和抗翻沉的能力，具有更好的安全性。该有益效果的推导过程与上述海洋经济开发基础平台模块所带来的有益效果的推导过程大体类似，本文不再赘述。

而系泊系统包括多个与该基础平台模块相连接的锚链和系在锚链的另一端的锚，将锚勾入海底可以通过系泊的方式固定该海洋经济开发基础平台模块。瞄链和锚数量相等且一一对应连接，而瞄链沿该基础平台模块的环状结构的周向分布、且大部分锚链均与主浮体框1相连接、少部分锚链与下框体3和上框体201连接。通过系泊的方式固定该基础平台模块，可以使该海上平台具有可移动性、可以进行工作海域的更换。而具体锚链和锚的结构，此处不做具体限定。此外，系泊系统还可以包括用于其它功能如定位、加载或调节锚链伸缩长度的结构等部件，此处不做一一说明。

可以理解的是，上述各实施例中相同或相似部分可以相互参考，在一些实施例中未详细说明的内容可以参见其他实施例中相同或相似的内容。本发明提供的多个方案包含本身的基本方案，相互独立，并不互相制约，但是其也可以在不冲突的情况下相互结合，达到多个效果共同实现。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。