浮体定位桩的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明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。
【发明内容】
[0008]本发明解决的问题是提供一种在海水中结构和实施简单且能实现定位功能的浮体定位桩。
[0009]为解决上述问题，本发明提供一种浮体定位桩，包括:
[0010]连接柱；以及
[0011]浮力舱，具有工作时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]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。
[0013]可选的，所述浮体定位桩在海水中工作时，所述浮体定位桩的重心位于海平面之下且距离海平面大于10米，所述浮体定位桩的浮心位于所述浮力舱内，所述浮体定位桩的重心低于浮心，浮心和重心之间的距离不小于10米；所述浮体定位桩的总质量不小于50吨。
[0014]可选的，所述浮体定位桩的长度不小于50米。
[0015]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。
[0016]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；
[0017]当所述浮体定位桩在海水中工作时，所述储备舱的第二空腔能够与海水连通或者不连通。
[0018]可选的，还包括桁架，所述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。
[0019]可选的，所述桁架由多根沿所述连接柱轴向伸长的第一桁柱组成，所述多根第一桁柱比所述连接柱细，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。
[0020]可选的，相邻第一桁柱之间通过多根第二桁柱连接。
[0021]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。
[0022]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。
[0023]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；
[0024]所述多个第二阻力件沿所述连接柱的伸长方向间隔设置；
[0025]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。
[0026]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。
[0027]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。
[0028]可选的，所述连接柱在其内部还设置有通道，所述通道用于在所述通道下部装载压载物:
[0029]当所述浮体定位桩在海水中工作时，所述通道的一端露出海面，与大气连通；所述通道的另一端浸入海水内，其使得所述通道与海水连通，所述通道与所述浮力舱气体不连通。
[0030]与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点:
[0031]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、浮于海洋中，在自然条件作用下，浮体定位桩倾斜的角度不会超过0.1度，故而能实现稳定定位作用。
【附图说明】
[0032]图1是本发明一个实施例中浮体定位桩的结构示意图；
[0033]图2是本发明另一个实施例中浮体定位桩的结构示意图；
[0034]图3是本发明的再一个实施例中浮体定位桩的结构示意图；
[0035]图4是本发明的另一个实施例中浮体定位桩中桁架的立体结构示意图；
[0036]图5是本发明的又一个实施例中浮体定位桩的结构示意图；
[0037]图6是图5中沿A-A’方向的剖面示意图。
【具体实施方式】
[0038]为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
[0039]本发明的一个实施例提供了一种浮体定位桩，参照图1，浮体定位桩具有顶端a和底端b,顶端a位于浮力舱120远离连接柱110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具有工作时不与海水连通的第一空腔121。所述浮力舱120的排水量不小于所述浮体定位桩的总质量，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。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。
[0040]在一些实施例中，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。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，比如，重心G到海平面S的距离可以大于8米，进一步地，可以大于10米，当然在实际操作中，可以根据实际情况风浪深度的情况确定浮体定位桩的重心位置。当然，也可以在桩体制造好后，尽量选择在风流深度较浅海域应用浮体定位桩，比如可以选择海水相对静止的海域使用本浮体定位桩，以便浮体定位桩不容易受到海水运动的影响。
[0041]为了实现稳定,浮体定位桩的整体长度不小于50米；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10米；为了进一步实现稳定，浮体定位桩的总质量不小于50吨。在一些实施例中，浮力舱120的排水量可以大于200t。
[0042]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1/2。浮力舱120的形状可以为立方体形、长方体形。浮力舱120的浮心M要尽量远离重心，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。
[0043]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。
[0044]浮体定位桩的主要质量的一部分主要在连接柱110上，在没有压载的情况下，连接柱110的质量占浮体定位桩的总质量不小于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