CN105197195A - 一种超大型浮式结构物 - Google Patents

Abstract

一种超大型浮式结构物，包括相连接的若干个模块，各个模块分别包括有上甲板、下浮体和悬挂系统，该悬挂系统设置在上甲板和下浮体之间。该超大型浮式结构物中，悬挂系统安装在上甲板与下浮体之间，悬挂系统可以缓和波浪经下浮体传递给上甲板的冲击载荷，衰减由此引起的振动，控制该超大型浮式结构物上模块间的变形，抗冲击及减震效果好，能有效降低缓冲由波浪、内波引起的冲击力，有效减缓上甲板的垂荡、纵摇和横摇。

Description

一种超大型浮式结构物

技术领域

本发明主要涉及海上浮动平台技术领域，尤其涉及超大型浮式结构物技术领域。

背景技术

随着地球人口的急剧增长，现有的陆地资源有限，各国都把经济发展的重点转移至海洋。国际海洋工程界掀起了研究超大型浮式结构物的热潮，所谓超大型浮式结构物是指那些尺度以公里计的浮式海洋结构物，以沿海岛屿或岛屿群为依托、带有永久或半永久性、具有综合性、多用途的功能。它的设置将对某一区域的社会、经济活动乃至政治、军事格局发挥决定性的影响。如此巨大的浮式结构物，从制造维护和使用的角度出发，必须采用模块化拼接。超大型浮式结构物的结构形式与一般的海洋工程结构物有很大的不同、最主要的特点是其长(宽)度与高度的比值非常大，是一个极为扁平的柔性结构物。

当前，我国南海海洋资源丰富，海域疆界“九段线”被周边国家严重侵蚀，岛礁、资源被掠夺，在南海设置超大型浮式结构物对开发海洋资源，维护海洋权益，起到关键性作用。南海属于台风多发海域，受潮汐作用激发，内波活动也相当活跃。以十级台风为例，其引起的海浪的平均波长为224米，平均波高为16米，该波长与结构物的尺寸在同一数量级，对于这么一个极为扁平的柔性结构物，这种波引起的变形是不容忽视的。而现有的超大型浮式结构物抗冲击及减震效果不好，在台风、内波等作用下，超大型浮式结构物的各模块垂荡、纵摇和横摇严重。

发明内容

本发明提供一种平稳的超大型浮式结构物，该浮式结构物的抗冲击及减震效果好，能有效降低缓冲由这种波浪、内波引起的冲击力，衰减由此引起的震动，减缓超大浮式结构物的垂荡、纵摇和横摇。

本发明采用的技术方案为：

一种超大型浮式结构物，包括相连接的若干个模块，各个模块分别包括有上甲板、下浮体和悬挂系统，该悬挂系统设置在上甲板和下浮体之间。

该超大型浮式结构物中，悬挂系统安装在上甲板与下浮体之间，悬挂系统可以缓和波浪经下浮体传递给上甲板的冲击载荷，衰减由此引起的振动，控制该超大型浮式结构物上模块间的变形，抗冲击及减震效果好，能有效降低缓冲由波浪、内波引起的冲击力，减缓上甲板的垂荡、纵摇和横摇。

相邻两个上甲板分别通过悬挂系统连接在一个下浮体上。各上甲板之间通过悬挂系统和下浮体即可实现连接，不需另外增设连接件，结构简单稳固，节省成本，且抗冲击及减震效果好。

相邻两个下浮体分别通过悬挂系统连接在一个上甲板上。各下浮体之间通过悬挂系统和下浮体即可实现连接，不需另外增设连接件，结构简单稳固，节省成本，且抗冲击及减震效果好。

相邻两个上甲板分别通过一个悬挂系统连接在相邻两个下浮体上。各上甲板之间、各下浮体之间、上甲板与下浮体之间通过悬挂系统即可实现连接，结构简单稳固，节省成本，且抗冲击及减震效果好。

相邻两个模块通过柔性连接件连接。在保证该超大型浮式结构物中各模块上上甲板之间的连续性的同时，减缓上甲板的垂荡、纵摇和横摇，确保其具有良好的抗冲击及减震效果。

该柔性连接件包括弹性连接件和第一阻尼器。结构简单，易于实现。

该柔性连接件包括弹性连接件和铰接件。结构简单，易于实现。

下浮体包括下浮体本体和设于下浮体本体上端的立柱，悬挂系统包括设置在上甲板底面上的第二阻尼器、位于第二阻尼器下方且两端连接在上甲板底面上的钢板弹簧，该钢板弹簧的底部与立柱的上端连接。立柱的设置使得超大型浮式结构物的抗弯刚度增加，该悬挂系统仅包括第二阻尼器、钢板弹簧，结构简单，钢板弹簧充当弹性元件，钢板弹簧和第二阻尼器充当减震器，下浮体本体接收波浪、内波等传来的冲击，立柱传递下浮体本体与上甲板之间的力与力矩，钢板弹簧受力变形，第二阻尼器对钢板弹簧起阻尼作用，抑制钢板弹簧来回摆动，上甲板的冲击力大大减小，能有效降低和缓冲由波浪、内波引起的冲击力，衰减由此引起的震动，减缓上甲板的垂荡、纵摇和横摇，控制模块的变形。

下浮体包括下浮体本体和设于下浮体本体上端的中空立柱，立柱内由上至下依次形成有由隔舱壁隔开的第一舱室和第二舱室，悬挂系统包括固设在上甲板底面上的顶推机构、位于第一舱室内的第一气囊、位于第二舱室内的第二气囊，顶推机构的下端套入第一舱室内且与第一气囊的上端连接，第一气囊的下端与隔舱壁连接，第二气囊的上端与隔舱壁连接，第二气囊的下端与下浮体本体连接，其中，在第一气囊与第二气囊之间设有第一排气通道和第二排气通道，第一排气通道上设有通向第一气囊的第一单向阀，第二排气通道上设有通向第二气囊的第二单向阀。下浮体接收波浪、内波等传来的冲击，顶推机构与立柱发生相对运动，顶推机构挤压第一气囊发生形变，第一气囊内的气体被压缩，当第一气囊内气压达到一定程度时，第二单向阀打开，第一气囊内的气体流向第二气囊，而当第二气囊内气压达到一定程度时，第一单向阀打开，第二气囊内的气体流向第一气囊，如此循环，能有效降低和缓冲由波浪、内波引起的冲击力，衰减由此引起的震动，减缓上甲板的垂荡、纵摇和横摇，控制模块的变形。

在顶推机构与立柱的内壁之间设有密封圈。密封圈的设置保证立柱的水密性能，保证产品性能及使用寿命。

本发明所带来的有益效果是：

1、能有效降低和缓冲由波浪、内波引起的冲击力，衰减由此引起的震动，减缓上甲板的垂荡、纵摇和横摇，控制模块的变形；

2、在保证各模块之间连续性的同时，确保各模块之间的柔性连接，产品性能好，不易发生损坏。

附图说明

图1为本发明实施例1的结构示意图；

图2为图1的局部放大示意图；

图3为本发明实施例2的结构示意图；

图4为图3的局部放大示意图；

图5为图4的局部放大示意图；

图6为本发明实施例3的结构示意图；

图7为本发明实施例4的结构示意图；

图8为本发明实施例5的结构示意图；

图9为本发明实施例6的结构示意图；

图10为本发明实施例7的结构示意图；

附图标记：

1、上甲板；2、下浮体；21、立柱；22、下浮体本体；3、悬挂系统；4、弹性件；5、铰接件、6、第一阻尼器；31、钢板弹簧；32、第二阻尼器；33、第一舱室；34、第二舱室；35、第一排气通道；36、第二排气通道；37、第一单向阀；38、第二单向阀；11、顶推机构；12、密封圈；211、隔舱壁；212、第一舱室；213、第二舱室。

具体实施方式

实施例1

如图1-2所示，一种超大型浮式结构物，包括相连接的若干个模块，各个模块分别包括有上甲板1、下浮体2和悬挂系统3，该悬挂系统3设置在上甲板1和下浮体2之间。

相邻两个模块通过柔性连接件连接，本实施例中的柔性连接件包括弹性件4和铰接件5，其中铰接件5设置在相邻两上甲板1之间，下浮体2包括立柱21和下浮体本体22，弹性件4设置在相邻两下浮体2的立柱21之间。弹性件4和铰接件5的设置可以保证该超大型浮式结构物中各模块之间连续性的同时，确保其具有良好的抗冲击及减震效果，且结构简单，连接性能优越，易于实现

该悬挂系统3包括设置在上甲板1底面上的第二阻尼器32、位于第二阻尼器32下方且两端连接在上甲板1底面上的钢板弹簧31，该钢板弹簧31的底部与立柱21的上端连接。该悬挂系统仅包括第二阻尼器32、钢板弹簧31，结构简单，钢板弹簧31充当弹性元件，钢板弹簧31和第二阻尼器32充当减震器，下浮体本体22接收波浪、内波等传来的冲击，立柱21传递下浮体本体22与上甲板1之间的力与力矩，钢板弹簧31受力变形，第一阻尼器32对钢板弹簧31起阻尼作用，抑制钢板弹簧31来回摆动，上甲板1的冲击力大大减小，能有效降低和缓冲由波浪、内波引起的冲击力，衰减由此引起的震动，有效减缓上甲板1的垂荡、纵摇和横摇，控制模块的变形。

实施例2

如图3-5所示，本实施例中的柔性连接件包括弹性件4和第一阻尼器6，弹性件4和第一阻尼器6均设置在相邻两下浮体2的立柱21之间。弹性件4和第一阻尼器6的设置可以保证该超大型浮式结构物中各模块之间连续性的同时，确保其具有良好的抗冲击及减震效果，且结构简单，连接性能优越，易于实现。

另外，本实施例中的下浮体2包括下浮体本体22和设于下浮体本体22上端的中空立柱21，立柱21内由上至下依次形成有由隔舱壁211隔开的第一舱室212和第二舱室213，本实施例中的悬挂系统3具体为：悬挂系统包括固设在上甲板1底面上的顶推机构11、位于第一舱室212内的第一气囊33、位于第二舱室213内的第二气囊34，顶推机构11的下端套入第一舱室212内且与第一气囊33的上端连接，第一气囊33的下端与隔舱壁211连接，第二气囊34的上端与隔舱壁211连接，第二气囊34的下端与下浮体本体22连接，其中，在第一气囊33与第二气囊34之间设有第一排气通道35和第二排气通道36，第一排气通道35上设有通向第一气囊33的第一单向阀37，第二排气通道36上设有通向第二气囊34的第二单向阀38。下浮体2接收波浪、内波等传来的冲击，顶推机构11与立柱21发生相对运动，顶推机构11挤压第一气囊33发生形变，第一气囊33内的气体被压缩，当第一气囊33内气压达到一定程度时，第二单向阀38打开，第一气囊33内的气体流向第二气囊34，而当第二气囊34内气压达到一定程度时，第一单向阀37打开，第二气囊34内的气体流向第一气囊33，如此循环，能有效降低和缓冲由波浪、内波引起的冲击力，衰减由此引起的震动，有效减缓上甲板1的垂荡、纵摇和横摇，控制模块的变形。

在顶推机构11与立柱21的内壁之间还设有密封圈12。密封圈12的设置保证立柱21的水密性能，保证产品性能及使用寿命。

本实施例中的其他结构与实施例1相同。

实施例3

如图6所示，与实施例1不同的是，本实施例中各模块之间不设置柔性连接件，相邻两个上甲板1通过两个悬挂系统3连接在一个下浮体2上。各上甲板1之间通过两个悬挂系统3即可和下浮体2实现连接，不需另外增设连接件，结构简单稳固，节省成本，且抗冲击及减震效果好。

本实施例中的其他结构与实施例1相同。

实施例4

如图7所示，与实施例1不同的是，本实施例中各模块之间不设置柔性连接件，相邻两个上甲板1通过一个悬挂系统3连接在一个下浮体2上。各上甲板1之间通过一个悬挂系统3即可和下浮体2实现连接，不需另外增设连接件，结构简单稳固，节省成本，且抗冲击及减震效果好。

本实施例中的其他结构与实施例1相同。

实施例5

如图8所示，与实施例1不同的是，本实施例中各模块之间不设置柔性连接件，相邻两个下浮体2分别通过一个悬挂系统3连接在一个上甲板1上。各下浮体2之间通过一个悬挂系统3和下浮体2即可实现连接，不需另外增设连接件，结构简单稳固，节省成本，且抗冲击及减震效果好。

本实施例中的其他结构与实施例1相同。

实施例6

如图9所示，与实施例1不同的是，本实施例中各模块之间不设置柔性连接件，相邻两个下浮体2分别通过两个悬挂系统3连接在一个上甲板1上。各下浮体2之间通过两个悬挂系统3和下浮体2即可实现连接，不需另外增设连接件，结构简单稳固，节省成本，且抗冲击及减震效果好。

本实施例中的其他结构与实施例1相同。

实施例7

如图10所示，与实施例1不同的是，本实施例中各模块之间不设置柔性连接件，相邻两个上甲板1分别通过一个悬挂系统3连接在相邻两个下浮体2上。各上甲板1之间、各下浮体2之间、上甲板1与下浮体2之间通过悬挂系统3即可实现连接，结构简单稳固，节省成本，且抗冲击及减震效果好。

其中，悬挂系统3可直接设置在立柱21上，立柱21传递下浮体本体22与上甲板1之间的力与力矩，且可使得该超大型浮式结构物的抗弯刚度增加，结构简单，性能稳定。

本实施例中的其他结构与实施例1相同。

上列详细说明是针对本发明之一可行实施例的具体说明，该实施例并非用以限制本发明的专利范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均应包含于本案的专利范围中。

Claims (10)

1.一种超大型浮式结构物，包括相连接的若干个模块，其特征在于：各个所述模块分别包括有上甲板、下浮体和悬挂系统，该悬挂系统设置在所述上甲板和所述下浮体之间。

2.根据权利要求1所述的超大型浮式结构物，其特征在于：相邻两个所述上甲板分别通过所述悬挂系统连接在一个所述下浮体上。

3.根据权利要求1所述的超大型浮式结构物，其特征在于：相邻两个下浮体分别通过所述悬挂系统连接在一个所述上甲板上。

4.根据权利要求1所述的超大型浮式结构物，其特征在于：相邻两个所述上甲板分别通过一个所述悬挂系统连接在相邻两个所述下浮体上。

5.根据权利要求1所述的超大型浮式结构物，其特征在于：相邻两个所述模块通过柔性连接件连接。

6.根据权利要求5所述的超大型浮式结构物，其特征在于：所述柔性连接件包括弹性连接件和第一阻尼器。

7.根据权利要求5所述的超大型浮式结构物，其特征在于：所述柔性连接件包括弹性连接件和铰接件。

8.根据权利要求1所述的超大型浮式结构物，其特征在于：所述下浮体包括下浮体本体和设于下浮体本体上端的立柱，所述悬挂系统包括设置在所述上甲板底面上的第二阻尼器、位于第二阻尼器下方且两端连接在所述上甲板底面上的钢板弹簧，该钢板弹簧的底部与所述立柱的上端连接。

9.根据权利要求1所述的超大型浮式结构物，其特征在于：所述下浮体包括下浮体本体和设于下浮体本体上端的中空立柱，所述立柱内由上至下依次形成有由隔舱壁隔开的第一舱室和第二舱室，所述悬挂系统包括固设在所述上甲板底面上的顶推机构、位于第一舱室内的第一气囊、位于第二舱室内的第二气囊，顶推机构的下端套入第一舱室内且与第一气囊的上端连接，第一气囊的下端与隔舱壁连接，第二气囊的上端与隔舱壁连接，第二气囊的下端与下浮体本体连接，其中，在第一气囊与第二气囊之间设有第一排气通道和第二排气通道，第一排气通道上设有通向第一气囊的第一单向阀，第二排气通道上设有通向第二气囊的第二单向阀。

10.根据权利要求9所述的超大型浮式结构物，其特征在于：在所述顶推机构与立柱的内壁之间设有密封圈。