CN104760670A - 能够快速搭建的低造价固定式人工漂浮岛 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种能够快速搭建的低造价固定式人工漂浮岛，其整体平面呈圆形或近圆形，在漂浮岛边缘设置有均匀分布的若干锚索系统，单元块间通过软连接方式组合，每个单元块内部以及两个单元块之间，均设有消力通道，并与龙骨架空区构成的返水通道相连。本发明的优点是：1、可实现大面积、低成本、快速搭建。2、安全可靠。3、适用面广。

Description

能够快速搭建的低造价固定式人工漂浮岛

技术领域

本发明属于海洋生态设施构建技术领域。具体是涉及一种人工岛的建造技术，特别是一种能够快速搭建的低造价固定式人工漂浮岛。

背景技术

陆地上的土地正成为一种稀缺的资源，人们迫切希望利用广阔的海洋拓展自己的生存空间。目前，利用海洋拓展土地的主要方式是填海造地。然而，填海造地仅能利用近岸地带相对有限的海域，还会产生比较严重的生态损害，且造价相对较高。倘若能在海洋中人工建造可漂浮于海面上的人工岛屿，便可突破必须在近海造地的限制，也不至于产生严重的生态危害。

目前，可在海上漂浮的人工构筑物，一类是船舶，另一类是各种海洋平台。现在，关键的问题是，这些海上人工漂浮物的造价十分高昂，维护运行费用也很高，且建造工艺十分复杂，建设周期也很长，且总体上来说，建设面积也不会很大。倘若有一种可快速搭建、造价较低且维护简便、面积可无限扩展的人工漂浮岛代替船舶或海洋平台，便可充分利用广阔的海洋面积，拓展人类的生产、生活空间。

申请公布号为CN 102372073A(申请号201010261342.0)的中国专利文献公开了一种名为“海洋人工漂浮岛”，它是以海域中的自然岛礁为中心桩，利用发泡塑料型块加钢筋混泥土组合成的漂浮平台跟自然岛礁通过桥梁相互联结成拼装型海面人工漂浮岛。授权公告号为CN 1132757C(申请号99110560.5)的中国专利文献公开了一种名为“利用波浪能推进船舶及一种稳定的水上漂浮建筑”，该船舶包括通常的船舶系统的承载客货的船舶本体(1)，船舶本体由多个具有可转动的浮体装置的浮具系统单元(2)所支撑，每个浮具系统单元(2)的可转动的浮具装置(3)的下部浸入水中产生浮力以支撑浮具系统单元(2)，浮具装置(3)转动时可以改变其浸入表面与水的相对运动速度，从而改变水阻力的大小与方向，其特征在于：浮具系统单元(2)用可以上下伸缩的柔性装置(5)和船舶本体(1)相连接并把船舶本体(1)支撑于水面之上的适当高度，浮具系统单元(2)可随波峰波谷的变化相对于船舶本体(1)做上下往复运动，浮具单元(2)上安装有机械的转换装置和电转换装置，可将浮具单元(2)的上下移动运动变换成可转动的浮具装置(3)的转动，浮具装置(3)的浸入部分则划分推动整个船舶前进。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种能够快速搭建的低造价固定式人工漂浮岛，本发明适用于水深不大于30m的浅海，可实现大面积、低成本、快速搭建，而且其安全可靠、适用面广，能有效的弥补现有技术的不足。

本发明解决上述技术问题的技术方案是：

能够快速搭建的低造价固定式人工漂浮岛，其整体平面呈圆形或近圆形，在漂浮岛边缘设置有均匀分布的若干锚索系统，单元块间通过软连接方式组合，在每个单元块内部以及两个单元块之间，均设有消力通道，并与龙骨架空区构成的返水通道相连。

前面所述的能够快速搭建的低造价固定式人工漂浮岛，优选的的方案在于，所述单元块由面板、龙骨、上下两层井字梁、腹杆、泡沫充填体和免拆模板构成，所述上下两层井字梁通过腹杆组成桁架，在桁架内安装由免拆模板组成的箱体，箱体内为泡沫充填体，在上层井字梁上方，安装有龙骨，在龙骨上铺设面板，在泡沫充填体之间设有消力孔道，龙骨架空区构成返水通道。

前面所述的能够快速搭建的低造价固定式人工漂浮岛，优选的的方案在于，所述锚索系统主要由与电动机相连接的卷扬机构成，所述卷扬机链接有锚链。

前面所述的能够快速搭建的低造价固定式人工漂浮岛，优选的的方案在于，对于内部C处的单元块，在相邻两个单元块的上横梁上，沿四周每边用3～4道连接索连接，每道连接索上套有2～3个缓冲垫。

前面所述的能够快速搭建的低造价固定式人工漂浮岛，优选的的方案在于，所述连接索采用螺旋拉力弹簧或用钢环索、钢绞线、粗麻绳。

前面所述的能够快速搭建的低造价固定式人工漂浮岛，优选的的方案在于，所述缓冲垫使用废轮胎、弹性聚氨酯泡沫块或橡胶块。

前面所述的能够快速搭建的低造价固定式人工漂浮岛，优选的的方案在于，对于边部B处的单元块，在靠海一侧设置内侧加肋的防浪板，并在外观上做成向外弯曲的弧形，在两个单元块之间，防浪板用折叠防水布连接。

本发明的优点是：

1、可实现大面积、低成本、快速搭建。目前所使用的海洋漂浮平台或大型船舶，要么面积有限，要么造价太高，其原因是为克服海浪巨大的垂向振荡，要么不能底面积过大，要么要求结构必须具有足够的强度。而本发明所述的人工漂浮岛，采用了单体块柔性拼接方案，这样一来，当遇到巨大的海浪垂向振荡时，由于允许不同单元块之间发生相对运动，从而将波浪能加以分散，因此可采用强度相对较低的结构抵御较大的波浪垂向振荡破坏。采用这种方案从理论上讲，只要锚链强度能够满足要求，便可无限的扩大面积，且造价很低、搭建方便。

2、安全可靠。由于本发明主要采用消力结构设计，辅以承力结构设计，因此当遇到大的波浪时，绝大多数的波浪能可通过消力通道和返水通道系统被消耗掉，从而使漂浮岛的结构负荷大大减轻，故而能够抵抗较大风浪而不破坏。另外，由于浮力主要依靠泡沫漂浮材料，因此即使发生局部损坏也不用担心沉海事故发生。

3、适用面广。可广泛用于建造各类载荷不大的工业、农业、水产养殖与加工业、休闲度假等设施。

附图说明

图1为实施例1固定式漂浮岛俯视图。

图2为实施例1单元快平剖图。图中：1为面板；2为龙骨；3为井字梁；4为腹杆；5为泡沫充填体；6为免拆模板；7为消力孔道；8为返水通道。

图3为实施例1混凝土类泡沫体配筋及其与桁架的连接示意图。图中：9为钢筋；10为焊接。

图4为实施例1聚氨酯类发泡体与主桁架的连接示意图。图中：11为玻璃纤维包裹布；12为捆扎绳索。

图5为实施例1锚固部位A处平剖图。图中：13为电动机；14为卷扬机；15为下锚孔；16为锚链。

图6为实施例1固定式漂浮岛边部B处单元块之间的连接示意图。

图7为实施例1固定式漂浮岛内部C处单元块之间的连接示意图。图中：17为连接索；18为缓冲垫；19为折叠防水布；20为防浪板。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。

实施例1  能够快速搭建的低造价固定式人工漂浮岛，整体结构如图1所示。固定式漂浮岛整体平面呈圆形或近圆形，以便适应不同风向和浪向下，漂浮岛横向上的稳定性。岛的四周，均衡分布着若干锚链，以此将漂浮岛固定到海床上，从而在海面上形成位置相对固定的漂浮平台。这种方式比较适合于水深小于30m的浅海。

为防止波浪垂向上对岛体的破坏，当漂浮岛面积较大时，可将多个单元块用由连接索17及缓冲垫18组成的软连接系统进行组合，并在每个单元块内部及单元块之间，留有若干个消力通道，从而将绝大多数的波浪能量加以消除，以减轻漂浮到结构的承载负荷。

每个单元块的面积一般不小于100m²，其结构如图2所示。上下两层井字梁3通过腹杆4组成桁架，在桁架内安装由免拆模板6组成的箱体，然后向箱体内充填不透水性泡沫材料5。在桁架的上井字梁上方，安装龙骨2，再在龙骨上铺设面板。为防止波浪折断单元快，在每个泡沫充填体之间，设有消力通道7。由消力孔道翻上来的海水，可通过设置于上井字梁与面板之间，由龙骨架空区构成的返水通道8返回到海中。

若漂浮岛位于强风浪区时，桁架材料一般选用型钢，并需做好防腐防锈处理；若漂浮岛位于风浪较小的海湾或瀉湖区时，亦可选用木材或竹材。免拆模板可选用防锈钢板、涂油木板、玻璃钢板、纤维水泥板。泡沫充填体可采用低吸水率的可漂浮性混凝土，如聚苯颗粒混凝土、泡沫混凝土或聚苯颗粒泡沫混凝土等，亦可采用现发泡聚氨酯。龙骨一般采用沥青浸渍的方木。面板可选用木板、竹筏板、木塑复合板，亦可选用纤维水泥板或薄壁钢筋混凝土板。

当桁架采用型钢构架时，一般采用焊接，并做好焊缝的防锈防腐处理，亦可采用栓接；当采用其它材料时，一般采用栓接。桁架与免拆模板的连接可采用栓接，亦可采用焊接、胶接或扎接。当泡沫充填体采用可漂浮混凝土类材料时，充填体与主桁架的连接方式，如图3所示，通过钢筋9与桁架的焊接，并对焊缝10作防腐处理；当泡沫充填体采用发泡聚氨酯类材料时，可先通过玻纤布11包裹，并涂覆防腐树脂，然后用扎绳索12将充填体与桁架捆扎牢固，如图4。

在边缘如图1的A处，设有如图5所示的卷扬机14、下锚孔15和锚链16。

各个单元块在边部如图1的B处和中部C处的连接分别如图6和图7所示。相邻两个单元块的上横梁，沿四周每边用3～4道连接索连接17，连接索最好采用螺旋拉力弹簧，亦可选用钢环索、钢绞线、粗麻绳等。在每道连接索上套上2～3个缓冲垫19以便削弱单元块之间的碰撞力，缓冲垫一般使用废轮胎即可，亦可采用专制的弹性聚氨酯泡沫块或橡胶块。

对于边部的单元块，应在靠海一侧设置防浪板20，防浪板一般采用防锈钢板，并在内侧加肋，外观上做成向外弯曲的弧形，以减轻涌浪对漂浮岛平面的直接拍击。在两个单元块之间，防浪板可用折叠防水布19连接。

实施例2  能够快速搭建的低造价固定式人工漂浮岛，整体结构如图1所示。单元块面积为100m²，单元块桁架由5#槽钢组成的上下井字梁3和6.3#槽钢组成的腹杆4焊接而成；泡沫充填体5为钢筋增强聚苯颗粒泡沫水泥块，外形上呈四棱台状，上边长为4m，下边长为2m，高4m，总体积为37.33m³，内配间距Φ6mm×500mm的钢筋网，总体积密度为450kg/m³，共四块。在主框架上方，沿横梁每隔2m焊接一根高0.5m的5#槽钢作为桩腿，并与栓接于其上的方木组成龙骨架。在龙骨架上铺设木塑复合板条作面板。

漂浮岛由100个单元块软连接而成，总面积10000m²，总平面上呈近圆形。各单元块之间，分别用3条挂载有2个315/80R22.5型废旧汽车轮胎的钢环链条连接。在岛的边缘单元块上，分别在0°、45°、90°、135°、180°、225°、270°、315°方位设置卷扬机和锚索系统，先用小驳船拖曳锚具在上述各方位的延长线上，按照与水深等距的地方抛锚，再协同8台卷扬机一起张紧锚链。

通过调整聚苯颗粒泡沫水泥块的体积密度，可保证空载时的中心位于水面附近，当有载荷时，可保证中心位于水面以下，且低于浮心，以保证其相对稳定性。

效果：漂浮岛的总高度为4.65m，空载吃水深度3m，载重量为7200吨，每m²载重720kg。海区平均水深30m，历史最高浪高4.2m，最大风速10.8m/s。运行1年，无倾覆、折断、撞损现象发生。期间记录所遇最大风速8.46m/s，浪高3.75m，漂浮岛最大横向漂移偏距2.31m，最大垂向起伏高度为1.84m，最大偏摇角度为1°48"。漂浮岛每m²造价768元，每亩折合造价52万元。该漂浮岛可用于建造轻质板房，亦可安装部分小型机器设备及工业设施，尤其适合于水产养殖与水产加工，亦可作为海上度假休闲。

应当指出的是，实施例只是本发明最优的具体实施方式而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.能够快速搭建的低造价固定式人工漂浮岛，其特征在于，整体平面呈圆形或近圆形，在漂浮岛边缘设置有均匀分布的若干锚索系统，单元块间通过软连接方式组合，每个单元块内部以及两个单元块之间，均设有消力通道，并与龙骨架空区构成的返水通道相连。

2.根据权利要求1所述的能够快速搭建的低造价固定式人工漂浮岛，其特征在于，所述单元块由面板(1)、龙骨(2)、上下两层井字梁(3)、腹杆(4)、泡沫充填体(5)和免拆模板(6)构成，所述上下两层井字梁(3)通过腹杆(4)组成桁架，在桁架内安装由免拆模板(6)组成的箱体，箱体内为泡沫充填体(5)，在上层井字梁上方，安装有龙骨(2)，在龙骨(2)上铺设面板(1)，在泡沫充填体(5)之间设有消力通道(7)，龙骨(2)架空区构成返水通道(8)。

3.根据权利要求1所述的能够快速搭建的低造价固定式人工漂浮岛，其特征在于，所述锚索系统主要由与电动机(13)相连接的卷扬机(14)构成，所述卷扬机(14)链接有锚链(16)。

4.根据权利要求1所述的能够快速搭建的低造价固定式人工漂浮岛，其特征在于，对于内部C处的单元块，相邻两个单元块的上横梁，沿四周每边用3～4道连接索(17)，每道连接索(17)上套上2～3个缓冲垫(19)。

5.根据权利要求4所述的能够快速搭建的低造价固定式人工漂浮岛，其特征在于，所述连接索(17)采用螺旋拉力弹簧或用钢环索、钢绞线、粗麻绳。

6.根据权利要求4所述的能够快速搭建的低造价固定式人工漂浮岛，其特征在于，所述缓冲垫使用废轮胎、弹性聚氨酯泡沫块或橡胶块。

7.根据权利要求1所述的能够快速搭建的低造价固定式人工漂浮岛，其特征在于，对于边部的单元块，在靠海一侧设置防浪板(20)，并在内侧加肋，外观上做成向外弯曲的弧形，在两个单元块之间，防浪板(20)用折叠防水布(19)连接。