CN1769134A - 一种排型海上浮式平台 - Google Patents

Abstract

一种排型海上浮式平台，由多个细长形浮筒在水面分散排列漂浮，并由杆架结构将其固定，具有整体刚性。是继箱型、半潜型平台型式之后，又一种可做为大型、超大型浮体的基本选型结构。它解决了箱型结构风浪载荷大、自身刚度强度低和半潜型结构自重大、造价高、吃水深的缺点。还提出了动态半潜及动态小水线面积的新的浮体概念。该结构形式简单，自重轻，吃水浅，在风浪中稳定，可降低风浪对结构的载荷，不受海域深度限制，建造和使用成本低廉，可适应海洋开发的广泛用途。

Description

一种排型海上浮式平台

技术领域

本发明涉及一种海上浮式平台，尤其是一种排型浮式平台。它主要可应用于大型或超大型平台，如海上资源开发及科学研究基地、海上中转基地、浮动机场、海上电站、废物处理工厂及各种海上军事设备的载体或军事基地等；它也可应用于常规尺度的临时码头、多浮体驳船等用途。

背景技术

随着地球人口的急剧膨胀，陆上资源利用日趋极限，各国都把经济活动向海洋扩展。海洋占地球总面积2/3，有极其丰富的海水化学资源、海底矿藏资源、海洋动力资源和生物资源。21世纪人类将全面步入海洋经济时代，海洋开发将形成海洋上的油气工业、化学工业、采矿业等一批新兴产业。面对一形势，国际海洋工程界掀起了海上浮式结构、特别是大型、超大型海上浮式结构的研究开发热潮。人们将尺度以公里计的浮式平台称为“超大型”，以区别于以百米计的普通大型浮式平台结构。但需要指出的是，“超大型”结构亦是由多个大型结构做为基础模块拼接而成的，它们之间存在着重要的依存关糸，可以说普通大型平台结构的基本型式是构成“超大型”结构的基础。对于大型或超大型浮式平台，研究方向主要是平台在波浪中的运动性能、结构的强度、整体安全、经济性等。这些问题都直接与所采用的基本结构形式有关。至今为止，可供超大型浮式结构选型的主要有两类基本形式，即箱型(也称板型)与半潜型。

箱型平台是高度远小于跨度的扁平、封闭、“中空的板”形结构。如众所周知的日本横须贺港海面上建造的浮式机场，其长度L达1000余米，最宽处宽120米，高(厚)H仅3米，吃水约1米，由6个扁平模块焊成整体。每个模块长380米，宽60米，参见王志军、舒志、李润培、杨建氏：超大型浮式结构物概念设计的关键技术问题，海洋工程，19卷1期，2001年2月。图1示出该机场外貌。

箱型平台的结构简单，建造与组装的难度较小，造价较低。它的吃水很浅，可以设置于近海水域。这些是它的有利之处。然而，箱型结构长高比L/H很大(数十或100)，因而刚度及强度很低。它与水面之间具有极大的耦合面积，在波浪中运动响应及载荷作用响应均极大。为了防止波浪载荷作用响应过大、运动过于剧烈，结构变形过大而导致结构破坏，需要在外围设置防波堤。若建造在外诲，则必须在四周设置造价相当高的半潜式防波堤。这种情况大大削弱了它结构简单、造价低廉的优点。

半潜型结构主要由下浮体、中间立柱及上部平台构成，如美国人关于海上浮动基地在中国的专利申请，公开号CN 1269759A，参见图2。它将常用的海上石油半潜平台结构形式大型化。半潜型结构的下浮体在作业状态下位于距水平面一定深度以下，它有水线面积很小的立柱，具有远大于遭遇波周期的运动周期，从而不可能与波浪产生共振，具有很好的稳定性。这是一般船舶无法做到的，因而在波浪中的运动性能好，参见马志良、罗德涛：《近海移动式平台》，海洋出版社1993，第167页。它的结构高度很大(约为50米以上)，长高比L/H稍小。但是，半潜型结构的主要浮体在作业状态下潜入水中，与甲板之间的间隔必须远大于所在海域的最大波高，因而整个平台高度很大，重心高，因而结构自重及排水量都很大。它为了在作业时保持稳定，设置了有一定体积及横截面积的立柱，形体较粗大，数量较少，导致波浪载荷比较集中。为了缓解破舱风险，防止破舱时翻倒，需将平台上部设计成大体积密封舱室。这些都导致平台的自重很大，排水量很大，这又导致惯性力大、风浪作用力大，需要增加结构的储备强度，反过来又增加了自重。所以，半潜型平台建造成本很高。另外，其安装以及使用操作相当复杂，进一步加大了使用成本。

对于大型及超大型箱型平台，由于跨度很大刚性差而具有很大的弹性。因此，在平台运动和载荷分析中，不能假定结构为理想的刚体，不能忽略结构变形对水体流场的影响，必须将流体与结构响应耦合起来分析，必须采用近年来发展的水弹性理论，还存在许多尚待解决的难题，参见崔维成、吴有生、李润培：超大型海洋浮式结构物开发过程中需要解决的关键技术问题，海洋工程，13卷3期，2000年8月。

综上所述，两种主要的平台结构型式的大型、超大型化都存在严重影响工程实用的缺点。因此，大型、超大型平台实际上不存在理想的选型方案。虽然国际上围绕这两种结构形式开展了许多研究，提出了不少具体设计方案，但巨大的投资、欠佳的性能和费效比，使决策者们很难下决心付诸实施。结果是有关的研发活动陷于过度“纸上谈兵”的状态。

对于常规尺度的箱型平台，在波浪中同样存在运动响应及载荷作用响应大的固有缺点。对于常规尺度的半潜平台，也存在结构高度大、吃水深、重心高、自重及排水量大、建造成本高等显著问题。这些问题在其基本结构形式不变的情况下仅通过设计参数的量的优化是无法克服的。

因此，如何在平台设计中兼顾风浪载荷作用响应较小、建造成本较低、适用海域条件较宽松等几个方面，成为尚待解决的问题。

发明内容

本发明的目的，即本发明要解决的技术问题是提供在波浪中稳定，并能兼顾风浪载荷作用响应较小、建造、使用成本较低、适用海域条件较宽松的海上浮式平台。

术语解释。

现对本发明采用的部分术语作如下说明。

“排型”结构通常是指由多个细长浮筒并排固定于同一水平面而形成的浮体，如竹排筏，它们由于各浮筒紧靠在一起，实际上还是“板型”浮体的一种结构型式，我们不把它称为“排型”。本发明所称的“排型”是指由多个细长浮体分散布置并被固定在同一水平面上而形成整体刚性并透空的结构。

“细长形”浮筒，指直经远小于其长度的筒形。

“满载排水量”是指平台所有设计载重与自重之合，包括设备、燃料，压载水、货物等。

“适用海域条件”指风浪条件及水深条件。例如，箱式平台不适用于较大风浪的环境，半潜式平台不适用于水体深度很小的海域。

“风浪作用下的载荷响应”指风浪的动压及静压作用在平台上的实际载荷的大小。

“杆架结构”指由杆件组成的空间刚性结构，是大尺寸结构常用的结构形式，如桁架结构等。

平台结构的“整体刚性”指平台主体各部分之间不存在相对运动，但不排除固体材料在受载时产生的微小变形引起的相对运动。这种相对运动的绝对数值有时并不小。例如，跨度很大而整体刚度很低的超大型箱式浮动平台的弯曲拱高可能相当大。

相邻浮筒的“间距”指浮筒之间的空隔宽度，它等于浮筒中心距减去直径。

技术方案。为了解决上述技术问题，本发明提出一种新的平台结构形式——排型浮式平台。其特征为：

1)它包括浮体和杆架联接结构，具有总体刚性

2)浮体为细长形浮筒，其横截面为圆形，直径不大于8米；

3)浮筒平行于水平面；

4)浮筒的总体积不小于平台满载排水量；

5)浮筒数量为2个或2个以上，在至少一个方向上平行排列，相邻浮体的间距不小于直径的1.0倍

6)各浮筒经杆架结构互相固定成为一个刚性的整体。

上述结构形式的技术意义说明如下。

A.整个平台有多个细长的平行于水面并分散布置呈排状的浮筒徂，通过杆架联接构成透空的刚性整体。

由细长浮筒分布组成的排型浮体，来为平台提供浮力，并可具有类似于箱型(板型)浮体在水面的分布状态，其浮性、稳性也基本相同，但其浮体的占空比有很大区别(见下文)。杆架结构的主要功能是使浮筒与浮筒之间、平台其它结构与浮筒之间保持刚性连接，使平台形成所需的整体刚度和强度，将自重及载重传递给浮筒，使各种载荷、受力均匀分散。一般情况下本发明无需考虑由浮筒上部的联接杆来提供储备浮力。但也可根椐特殊设计需要，通过选定可触浪的杆件的直径，在大浪时为平台提供一定的储备浮力。本发明的保护范围不排除采用其他类似的常用工程结构实现上述联接功能。

B.吃水线在浮筒的高度范围内。

在静水面上，如平台各部分重量均等，浮筒直径相同，浮筒会以正浮态浮于水面，吃水线在浮体高度范围内。这是因为浮筒的总体积不小于平台满载时的排水量，而各浮筒被固定在同一水平面上，所以各浮筒吃水深度是相同的。为了简化词语，以下将本平台的这个特征称为“浮筒浮于水面”。

C.浮筒的直径小因而高度小，吃水浅，平台在水面上的占空比小。

细长的浮筒其直径很小，平行浮于水面高度自然很小，吃水亦很浅，平台在水面上的占空比为平台的水线面积A与平台占用水域面积A₀之比A/A₀。占空比小是由于相邻浮体间隔不小于直径的1.0倍。如果浮筒间距加大，则占空比将更小。

本发明的基本的有益效果可说明如下。

1.占空比小，浮筒直径小，因而平台对波浪载荷的响应小。

一方面，本平台的占空比小，与水面的接触面积远小于箱型结构。平台占用的海域面积内相当大一部分的波浪运动上平台无关。另一方面，由于浮筒直径小，作用在浮筒上的波浪在波高增大到一定限度后将越过浮筒，波浪的一部分能量不能作用于平台。这两方面的因素使本平台对波浪载荷的响应远小于箱型结构。此外，本平台的浮筒有杆架结构支持，因而整个平台的刚度及强度较箱型平台有很大提高。

2.可以选取合理的而不是过大的储备浮力，以利于尽量减少波浪载荷。

合理选择浮筒的数量、直径及间距，可使本平台的浮筒组分散浮于水面。浮筒组所占用的水域跨度与箱式平台占用水域相近时，本平台与箱型平台可以都具有足够大的水线面积，它们的浮体分布跨度相同，只是占空比不同，都具有很小的吃水深度，因而它们的浮性与稳性也基本相同。所以，从这些意义上说，本平台的浮筒组与“箱型”(“板型”)的浮体的漂浮性能是相似的，具有比半潜平台好的多的耐载荷变动能力，和结构简单、自重轻的、吃水浅、成本低的优点。有必要指出，在对比本平台与箱式平台的浮性时，可不过多考虑浮体在水上部分的体积。这是因为，箱式平台为了增加结构刚度与强度，不得不具有一定的高度。而箱式结构的水线面积极大，很小的水上干舷就可以满足浮性与稳性对储备浮力的需要。多余的高度会导致很大的、不必要的储备浮力，这势必会导致对海浪截荷响应的加大。例如，前述日本浮式机场的水上部分高2米，水下部分高1米，储备浮力为排水量的2倍，而船舶通常其值仅小于1倍。而本平台采用排型结构，可以选取适当的浮筒直径与分布间距，得到合理的储备浮力，以利于尽量减少波浪载荷，是一个突出的优点。

3.在较高波浪中存在特殊的半潜状态，载荷响应对较大波高不敏感。

本平台的浮筒直径较小，(不大于8米，即、小于百年一遇最大风浪高度32米的四分之一)并浮于水面，这个非常简单的特征在大波浪中却会出现一种重要而特殊的现象，并产生特殊的技术效果。

假设吃水线在浮筒中线附近，迎面遭遇大于直径的等幅正弦波浪时，只要浮筒长度仍能跨越两个以上波长，就将发生波峰向上越过浮体、波谷向下脱离浮体的情形。如图5C示出不同波高的波浪表面。图中点划线直线a为水平面即平静的水面，实线b为波高超过浮体直径时的波浪表面，双点划线c为波高更高时的波浪表面。对于波浪表面b，图5C中阴影部分d为波峰向上越过浮体的部分，阴影部分e为波谷向下脱离浮体的部分。波浪表面c的波峰向上更多越过浮体、波谷向下更多脱离浮体。这时浮体的排水体积并未发生变化，因此理论上平台仍会停留在原高度位置不变。这种波浪向上“越过”和向下“脱离”浮筒的状态可视作浮体的一种特殊的半潜状态。当波高超过一定范围时，本平台的浮筒在波浪中的载荷响应对波高的进一步增大不敏感。这就是说，当波高的增加超过浮筒一定限度之后，作用在浮筒上的载荷响应不再随浪高的进一步增大而有明显的增加。这种“不敏感”是一种很好的性能，它可改善平台在大波浪中结构的安全性。

4.大波浪中平台的动态水线面积减小，运动周期加长，运动响应减小。

在上面所述状态下，从波浪表面与浮筒的相交面的状态来分析，还会出现水线面积随波形变化而减小的现象，如当波高超过浮筒直径时，波浪表面与浮筒的相交面会呈不连续状态。我们可将波浪表面与浮筒的相交面称为波浪状态下的动态水线面，其位置随波浪的前进而移动，则该水线面的面积随波浪高度之增加而减小。图6A以实线表示横截面为圆形的浮筒在波面以上的可见部分110，图中波高H₁超过浮直径D。图6B表示俯视时浮筒露出波浪表面的可见部分110，图6C表示波面与浮筒的相交面111及112不连续，并且面积相当小。在图中，相交面111及112均按图示K向投影绘出。事实上，比照水上浮式结构“水线面积”的概念，相交面的面积应按K向投影计算。水线面面积的减小使本平台在波浪中的运动周期随浪高增大而加长，因而在一定范围里本平台可以具有类似于半潜平台小水线面结构对波浪运动响应小的优点，可进一步改善平台在大波浪中的稳定性及安全性。但是，在得到这种优越性能时，本平台没有半潜平台前述的多项显著的缺点。

对于横截面为圆形的浮筒，当吃水线通过或接近于浮筒中心线，而波高逐渐增大但尚未超过浮筒直径时，波面与浮筒的相交面的面积也会按一定规律减小。图7A表示波高H₂小于浮筒直径，图7B表示俯视时浮筒露出波浪表面的可见部分113，图7C表示波浪表面与浮筒的相交面114的形状，其最宽处的宽度尺寸为浮筒直径D，因而其面积小于静水面(水线位于浮筒中心高度时)的水线面积。在图中，相交面114按图示L向投影绘出。设波浪为等幅正弦波时，可以用几何关系计算不同波高情况下的该水线面积图8以波高H与浮筒直径D的比值H/D为横坐标，该水线面积A与上述静水水线面积A₀之比A/A₀为纵坐标，绘出它们之间的函数关系。图8曲线按浮筒横截面为圆形的数据绘出。从图中曲线可以看到，将波高H不大于浮筒直径D的70％时，该水线面积约不小于静水水线面积的85％，相差不大。将波高H超过浮筒直径D的70％时，该水线面积与静水水线面积之比A/A₀急剧减小。当波高H达到浮筒直径的1.5倍时，水线面积之比约为1/3。当波高H达到浮筒直径的4倍时，水线面积之比约为1/10。上所述图5至图8均设想吃水线即静水面位置通过浮筒中心线。这是最容易说明该现象的情况。

对于横截面为矩形的细长浮筒，在波峰不向上超过浮筒上沿、波谷不向下脱离浮筒下沿时，动态水线面积不会减小。但在波峰向上超过浮筒上沿，或波谷向下脱离浮筒下沿时，浮筒的动态水线面积也将减小，本发明并不排除对这类仅是改变截面积形状的应用的权利保护。

5.杆架结构用较小的用材量可得到较大的刚度与强度。

本发明令多个细长圆筒平行于水面并浮于水面上，形成排式分布，通过杆架结构互相联接保持固定的相互位置关系。由于杆架结构分布在较大空间中，平台的高度(厚度)较箱形有较大的提高，较少的材料用量就容易得到较大的刚度与强度，由于杆架结构是全面透空的，结构占用空间增大所引起的风阻浪阻的增量非常有限。而由于平台整体刚度的提高，局部承重引起的平台变形会减小，也就是说其重量会被更远处的浮体一同分担，因此对储备浮力的需求可进一步减小，本发明是在实现平台轻量化的同时做到的这一点的。另外由于平台高度的提高，作业面可远离波浪，防止浪上甲板，使平台可在大浪中作业，以上这些是箱形结构作不到的。

6.平台的高度较小，有利于防倾复、减小排水量，减小风浪作用，降低建造成本。

与半潜结构相比，本平台的浮筒始终保持在水面上，平台的结构总高度大体上等于波高以上作业面距水面的高度加浮筒的高度；而半潜结构的高度等于波高以上作业面距水面的高度加浮筒下潜的深度(这个深度不小于最大波高的1/2)。所以本平台的高度明显小于半潜型结构。高度较小，有利于防倾复并减小自重，减小排水量，因而有利于减小风浪作用。本平台上部不必设置大体积密封舱室(使用需要时例外)，进一步有利于减小自重、排水量及风浪作用。综合各种因素，排型结构的自重可比半潜型结构降低一个数量级，建造成本、使用成本大为降低。

7.吃水很浅，适用海域广。

排型结构的平台吃水很浅，因而比半潜型平台适用海域更广，基本上不受水深条件的限制。另外，半潜型平台迁移时为减小阻力，需将下浮体浮出水面，此时平台重心大为提高，稳性会极度恶化。而排型结构无此现象。

8.浮体结构、浮力及波浪力分散，有利于平台受力状态的改善。

本平台对浮筒直径的限制使浮体结构分散，所承受的浮力及波浪力也分散，平台某些部分之间所受的力可以部分地互相抵消。这些情况有利于提高大风浪中平台结构的安全性及姿态稳定性。

9.筒形浮体容易成为杆架结构的杆件，有利于减小自重。

本发明限定浮体为圆筒。筒形结构使浮体容易成为杆架结构的杆件，并且作为杆件时具有较好的压杆稳定性，同时在它兼有梁的性质时有较好的抗弯性。这些可使结构简化，减小自重，降低成本。

10.圆筒形状有利于减小阻力系数。当限定浮体为圆筒形时，圆筒有利于对各方向的波浪动压都有较小的阻力系数。在设计上需要兼顾特定的使用或工艺等其他要求时，浮筒截面也可采用椭圆、矩形或其他形状。

以上所述有益效果可扼要罗列如下。

1.占空比小，浮筒直径小，因而平台对波浪载荷的响应小；

2.可以选取合理的而不是过大的储备浮力，以利于尽量减少波浪载荷；

3.在较高波浪中存在特殊的半潜状态，载荷响应对较大波高不敏感；

4.在较高波浪中平台的动态水线面积减小，运动周期加长，运动响应减小；

5.杆架结构容易得到较大的刚度与强度，并大大减轻自重；

6.平台的高度较小，有利于防倾复、减小自重，减小风浪作用，降低建造成本；

7.吃水很浅，适用海域广，迁航阻力小，重心低；

8.浮体结构、浮力及波浪力分散，有利于平台受力状态的改善。；

9.筒形浮体容易成为杆架的杆件，有利于结构优化；

10.圆筒形状有利于减小阻力系数。

如上所述几个方面的情况，本平台又仅兼具箱型平台及半潜平台的一些重要优点，克服了它们各自的一些缺点，而且具有自巳独持的优点，本发明的平台结构形式与箱式及半潜式结构在多个方面的对比见下表，可供分析参考。

三种型式大型海上浮式平台的比较

	对比项目		箱式	半潜式	排式
							作业面至水面高度		很低	＞最大浪高的1/2	＞最大浪高的1/2
	水线面积	作业状态	极大	小	大
							风暴中	极大	小	小
		迁移状态	极大	大	大
							吃水		很浅	很深	很浅
	可作业海况下的运动性能		良好	良好	良好
							风暴中运动性能		差	良好	良好
	结构刚性		低	高	高
							风浪作用下的载荷响应		极大	小	中
	平台自重		小	很大	小

	综合建造成本		高	高	较低
							结构复杂程度，装配难度	浅海	简单	复杂	中等
	深海	复杂、困难
				运行复杂性及条件	浅海	简单		复杂/困难	简单
	深海	复杂/困难
					运行成本	浅海	低			高	低
	深海	高
				海域限制条件		限制大	浅海不适用	限制小

总之，通过以上措施，本发明较好地达到了上文所述的提供一种在波浪中稳定，并能兼顾风浪载荷作用响应较小、建造、使用成本较低、适用海域条件较宽松的海上浮式平台的发明目的。

本发明还可以有各种不同的变异与进一步改进的设计，说明其中几个技术特征如下。

a)作为最常用的结构形式，浮筒位于杆架下部。

b)当浮筒分布空间的跨度较大时，例如长度大于250米，宽度大于40米时，可以使平台在波长较大时明显具有上述“特殊的半潜状态”及“动态水线面积减小”的技术效应。

c)为了使平台的储备浮力不过大，以免不必要地增加平台的体积和自重，可以令浮筒总体积不大于平台满载排水量的2倍。

d)为了减少平台在风暴中的升力载菏，令甲板为镂空甲板。

e)为了使平台的浮体在一个方向上具有很小的流体阻力，令所有浮筒都按一个方向平行排列，这有利于平台在需要时调整到最有利的方位，并在迁移时使航行阻力最小。

f)为了使平台便于自行迁移、变更航行方向和变更停泊方向，可以令它具有全向推进器。

g)如果不是由于特殊作业的特殊需要，杆架结构高度通常不大于20米。

h)在平台的作业载重量不很大的条件下，可以限定浮筒直径不大于5米。

上述技术措施如同时采用，在技术上并无互相冲突，但并不排除在特殊用途中出现例外。

附图说明一

图2.现有技术例，半潜式浮动机场的一个模块

图3.本发明的最简略的结构示意

图4.本发明桁架式结构与两种现有技术的概貌对照

图5.一种特殊现象的原理说明之一

5A.波高小于浮筒直径

5B.波高大于浮筒直径

5C.图5B之I部放大

图6.一种特殊现象的原理说明之二，波高大于浮筒直径

6A.波面与浮筒的相对位置

6B.图6A之K向视图(俯视)，只示出浮筒露出波面的可见部分

6C.波面与浮筒相交部分的形状，按K方向投影

图7.一种特殊现象的原理说明之三，波高小于浮筒直径

7A.波面与浮筒的相对位置

7B.图7A之L向视图(俯视)，只示出浮筒露出波面的可见部分

7C.波面与浮筒相交部分的形状，按L方向投影

图8.水线面积随波高增加而变小的函数关系

图9.实施例平台纵向视图/侧视图

图10.实施例1平台的镂空甲构局部示意。

图11多个平台组成更大跨度平台的示意。

实施方式

图3A、3B及3C示出本发明排式结构的最简略的实施方式。图3A是一组平行浮筒101，它与图3B所示一个桁架结构102结合，可以得到图3C所示浮式平台结构103，其中浮筒可以成为桁架的一部分。

上文所述排型结构与箱型及半潜型结构造形尺度及应用海域的对比情况，可参见图4的概貌对照。图中所示为三种跨度相同而结构形式不同的浮式飞机跑道的纵向视图，图中104为箱型，它需要有防波堤105提供保护，106为排型，107为半潜型。

以下说明本发明的一个实施例。

实施例

图9表示一种排型海上浮式平台1，其设计用途为海上浮动机场。平台设计极限环境最大海浪为波高28米。可作业环境为6级海况，可作业环境的(1/3)有义波高约6米。

本平台1的浮体为4个平行排列位于水面的浮筒2，具有上层飞行甲板4。浮筒2、甲板4及联接杆3互相联接，形成整体刚性的桁架式结构。

以下为平台结构的基本参数。

平台甲板长度为300米、宽度为60米。

4个浮筒2为圆筒状，直径4米，长300米。浮筒在水平方向平面上平行布置，相邻浮筒中心距为15米，间距11米，因此符合本发明技术方案中前述技术特征2)及5)的要求。

平台满载全重约9500吨。单个浮筒体积约3800立方米，4个浮筒合计总体积约15200立方米，为满载全重约9500立方米的1.6倍，因此符合本发明技术方案中前述技术特征4)的要求。吃水线5在浮体高度60％(高2.4米处)附近，浮筒干舷约1.6米。

如上说明的情况巳符合本发明技术方案中前述技术特征1)至6)的要求。

对反映本实施例 上述基本参数的模型进行了估算。设定该模型的浮体壁厚为15毫米；一部分联接杆直径0.8米，壁厚10毫米；一部分直径2米，壁厚20毫米，重心高8.701米，浮心高-0.9426米，惯性矩Ixx＝3.5215E+6(吨米²，下同)，惯性矩Iyy＝6.0068E+7，惯性矩Izz＝6.1197E+7。

1.对波浪的运动响应及漂移力。

取可作业环境为6级海况上限，有义波高(1/3)6.0米，周期5-10秒。

运动响应有义值(1/3值)最大为纵荡0.78(米，下同)，横荡2.29，垂荡2.38，纵摇1.13，横摇1.5，艏摇0.84。

平均漂移力有义值(1/3值)最大为纵向18.1吨，横向214.3吨，艏摇力矩3039吨米。

这些数据表明，本例结构对波浪的运动响应及漂移力的数值都相当小。

2.波浪载荷的应力。

取坦谷波，波长300米，波高4-10米。计算表明，垂向弯矩及剪力对波高响应不敏感。这说明了本例结构的一个重要特性，即波高增大到一定数值后载荷不随波高之继续增大而增大。根据计算结果，取垂向弯矩Mvmax＝1300兆牛米，剪力Nvmax＝15.7兆牛，扭矩Mt＝440兆牛米，对平台强度进行了有限元分析。结果，施加载荷垂向弯矩Mvmax＝1300兆牛米时，各部位应力水平不高，在常现允许范围之内，只有一部分上部联接杆应力最大达245兆帕，不难通过结构优化予以解决；施加扭矩Mt＝440兆牛米时，结构最大剪应力62兆帕，在常见允许范围之内。

本实施例的平台具有甲板4，浮筒位于平台下部，因此符合本发明技术方案中前述变型及改进的技术特征a)的要求。

圆筒形浮体直径4米，浮筒分布空间长度为300米，因此符合本发明技术方案中前述变型及改进的技术特征b)的要求。

4个浮筒合计总体积约15200立方米，为满载全重约9500立方米的1.6倍，因此符合本发明技术方案中前述变型及改进的技术特征c)的要求。

由于本平台甲板面积很大，在风暴中将产生巨大的空气升力载荷。针对此类情形，本发明提出可采用镂空甲板，因此符合本发明技术方案中前述变型及改进的技术特征d)的要求。该甲板采用建筑钢结构领域的现有技术如图10所示，其结构10由5毫米厚，30毫米宽的钢板条11纵向平行排列，板条的宽度方向为直立方向，上下有钢条12联接成网格，形成多孔结构，方孔边长30毫米，孔中心距35毫米，镂空率达到73％。通常，镂空率不小于50％就能有明显的减小升力载荷的作用。

本平台浮筒并列排置，显然符合本发明技术方案中前述变型及改进的技术特征e)的要求。

本平台具有6个能使平台防漂移并使平台能自主航行的水平全向推进器7，见图2及9示意，因此符合本发明技术方案中前述变型及改进的技术特征f)的要求。

本平台杆架高度为15+1＝16米，因此符合本发明技术方案中前述变型及改进的技术特征g)的要求。

本平台浮筒直经为4米，因此符合本发明技术方案中前述变型及改进的技术特征h)的要求。

飞行甲板4的结构下沿距浮体2的上沿约16米，距吃水线约17.5米，大于最大波浪的幅高14米。水上作业面的位置高度保证了在风暴中波浪不触及甲板，同时又不使平台总高度过高。图9所示浮筒之间在水面附近的横向联接杆3a具有中央向上弯曲的折线状，有利于适当减少与波浪的接触。

为了防止破舱进水，本平台浮体内在吃水线高度以下的空间中填充轻质材料6，见图9示意。

由于本实施例平台长度仅300米，只能适合垂直起降飞机和极少数短距离起降飞机起飞，着陆还需拦阻设备。为此可将多个长300米的平台互相连接，可组成更长并具有不同形状的跑道及停机坪，以适应各种常规飞机正常起降，见

图11，11A及11B。

如上所述平台与平台的联接，在不准备改装的场合，可以是焊接；在准备改装的场合，可以是螺栓等一般的可拆联接，或可以是特殊的快速拆装联接。美国专利US 5988932公开了一种快速拆装联接的结构，可供参考。同时，为了在联接过程中便于使两平台缓慢靠拢并使联接点容易对准，每个联接面上应有绳链牵引装置。在实际联接操作中，当牵引装置使两平台靠拢时，还应有外力作用限制对接时的惯性碰撞。例如，当平台具有全向推进器时，可以用推进器反向推进，并用牵引绳链拉近靠拢，防止碰撞。

本机场的相当大一部分技术设备如导航设备、通讯设备及后勤舱室可设置在其他船舶上，或直接利用其它船舶的原有设奋，配套使用，将更具合理性。因此，平台上无需配置过多复杂的技术设备和大量的人员，本机场的建造成本和技术难度将大大降低。

由于在本文中所提及的本发明原理的范围内可有多种又同的实施例，以及由于本文中所根椐法律所规定的要求所样细描述的实施例中还有多种的变型，因此要理解的是，本文中所提及的细节只是作为图示之用，并不具有仕何限制作用。

Claims (10)

1.一种排型海上浮式平台，包括浮体及杆架固定结构，具有整体刚性，其特征在于：

所述浮体为细长形的浮筒，其横截面为圆形，直径不大于8米；

所述浮筒平行于水平面；

所述浮筒数量为2个或2个以上，在至少一个方向上平行排列，相邻浮筒的间距不小于浮筒直径的1.0倍；

所述浮筒之和的总体积不小于平台满载排水量；

所述各浮筒经杆架结构固定成一个刚性的整体。

2.权利要求1所述的排型海上浮式平台，其特征在于，所述杆架结构在所述浮筒上方。

3.权利要求1所述的排型海上浮式平台，其特征在于，所述浮筒总体积不大于平台满载排水量的2倍。

4.权利要求1所述的排型海上浮式平台，其特征在于，所述浮筒的分布空间长度方向不小于250米，宽度方向不少于45米。

5.权利要求1所述的排型海上浮式平台，其特征在于，所述平台还具有镂空率不小于约50％的镂空甲板，所述镂空甲板位于平台上部。

6.权利要求1所述的排型海上浮式平台，其特征在于，所述浮筒的部分或全部内部空间填充轻质材料。

7.权利要求1所述的排型海上浮式平台，其特征在于，所述浮筒直径不大于5米，互相平行排列。

8.权利要求1所述的排型海上浮式平台，其特征在于，所述平台具有全向推进器。

9.权利要求1所述的排型海上浮式平台，其特征在于，杆架结构的高度不大于20米。

10.权利要求1所述的排型海上浮式平台，其特征在于，所述浮筒直径不大于5米。

Images