EA014336B1 - Платформа для стационарных сооружений на воде - Google Patents

Abstract

Настоящее изобретение относится к стационарной платформе, которая позволяет расположить на водной поверхности морей, озер и рек любое стационарное сооружение, такое как дом, сад, дорога, аэропорт, автостоянка, детская площадка и загородная база отдыха. Данное изобретение включает в себя платформу (7) и способные держаться на воде буи (22), которые погружены в воду до безопасной зоны на глубину 3-5 м от поверхности воды (10); буи (22), затрачивающие энергию, чтобы всплыть на поверхность (5) воды, создают силы, старающиеся поддерживать платформу (7) всегда в одной и той же точке, благодаря натяжению тросов (3) буев (22), при этом упомянутая платформа (7) защищена от дрейфа, вызванного сильными штормами, большими волнами и морскими течениями; кроме того, платформа (7), которая изготовлена способом, соответствующим ее назначению, содержит груз (4), к концу которого привязаны тросы (3); соединительные тросы (3), служащие для поддержания буев (22) в погруженном состоянии на одинаковом расстоянии от дна; буи (22), создающие выталкивающую силу, передаваемую платформе; несущие колонны (21), соединяющие буи (22) с платформой (7); и соединительные элементы (20), которые соединяют колонны (21) с платформой (7).

Description

Настоящее изобретение относится к технологии строительства на водной поверхности морей, озер и рек стационарного сооружения, такого как дом, парк, дорога, аэропорт, автостоянка, детская площадка и загородная база отдыха любого типа.

В таких странах, как Япония, где острова и узкие прибрежные поселения испытывают недостаток в наземной территории, стало очень важным отвоевывать землю у морей. В частности, возможность сооружения аэропортов и стоянок автотранспорта на довольно свободных поверхностях морей и сооружения автострад между островами и между берегом и островами стала жизненно важной проблемой. В этой области проведены и продолжают проводиться в настоящее время многочисленные исследования.

Согласно предшествующему уровню техники для сооружений на воде в основном использовались две системы. Одна из них представляет собой плавучие системы, которые используют физические принципы плавучести. Все такие системы содержат стальные буи, армированные сеткой бетонные понтоны, наполненные вспененным материалом, или другие плавучие системы, внутри которых содержится воздух, и они, таким образом, становятся легче воды. Примерами таких систем являются плавучие аэропорты, понтонные мосты, нефтепромысловые платформы и т.д. Вторая система относится к системам на сваях. Они предполагают забивание бетонных или стальных свай в дно морей, озер или рек, чтобы удерживать сооружения на воде. Среди примеров таких систем можно назвать доки и дороги на сваях, мосты на сваях и т.д. Для этой технологии способность держаться на воде не важна. 1/4 часть земной поверхности занимают континенты. Большая часть земной поверхности, занятой континентами, включает в себя горы, реки, озера, леса, сельскохозяйственные поля, пустыни и чрезвычайно сухие, жаркие или холодные области, непригодные для строительства городов. В этом случае становится важным отвоевывать землю у морей и озер в тех районах, где континенты, примыкающие к водным поверхностям, пригодны для поселения людей.

В случае плавучих систем, соответствующих предшествующему уровню техники, колебания на водной поверхности, а также подъемы и падения уровня воды оказывают непосредственное влияние на плавучую платформу. Чтобы защитить такие плавучие платформы от влияния дрейфа, их прикрепляют к грузам, расположенным на дне. Поскольку стальные тросы, когда они даже слабо натянуты, могут разрываться при изменении уровня воды и волнении, то тросы удерживаются в ненатянутом состоянии. Такая практика ведет к серьезным проблемам связи плавучих систем с землей. Другая проблема заключается в искривлении и повреждении плавучих платформ, их раскачивании и поворачивании, вызванных волнами. Такое воздействие волн на платформу непосредственно зависит от амплитуды и длины волн, от изменения уровня воды. Например, повороты, продольные впадины, переливание воды через взлетнопосадочную полосу и раскачивание вследствие волн могут сделать невозможным приземление самолетов на взлетно-посадочную полосу. Для самолета, который садится на взлетно-посадочную полосу по касательной к круглой площадке аэропорта со скоростью около 200 км/ч, имеется большое ограничение на допустимые впадины, повороты и раскачивание. В результате иногда на платформах, размещенных на буях или понтонах, невозможно расположить взлетно-посадочную полосу, где могли бы приземляться самолеты. Например, проект по расширению аэропорта Сан-Франциско за счет плавучей взлетнопосадочной полосы, называемый 8ап Ргапсйсо ПоаОпд гитгау ехрапыоп ргорокаГ О^те.£1оайпс.сот), был отклонен из-за подобных технических проблем в 1999 г. С другой стороны, в защищенном заливе с очень низким волнением в порту г. Йокосука, расположенном в Токийском заливе, была сооружена взлетно-посадочная полоса длиной 1 км для небольших самолетов. Этот проект аэропорта, называемый 1 кт-1опд Меда£1оа! гитгау Ьш1£ о££ Рой о£ Уококика т Токуо Вау (\\л\лг.пкк.со.]р/еп/). был реализован в 2000 г. Соединение этого аэропорта с берегом привело к проблемам вследствие подъема и падения уровня воды, продольных изгибов взлетно-посадочной полосы и продольных впадин в результате вызванного ветром раскачивания. Решение этих проблем связано с техническими трудностями. Во всех применяемых на воде платформах, использующих буи, бетонные понтоны, включая открытые со стороны дна с захваченным внутрь воздухом, на моноблочную систему действуют поверхностные волны под самыми разными углами и с различной силой. Статические и динамические расчеты упомянутых воздействий чрезвычайно сложны. На плавучие системы действуют не только волны, но также и поверхностные течения, и сильные ветры. Сильные ветры создают горизонтальные тянущие силы, действующие на части плавучих систем, расположенных на воде. В то же самое время волны, образующиеся сильными ветрами, вызывают силы, действующие на плавучие платформы вплоть до опасных уровней. Полностью справиться с такими силами весьма непросто. Почти всегда реализация решений, известных из предшествующего уровня техники, ставит перед инженерами, архитекторами, механиками трудную задачу, как рассчитать и сконструировать устройства, способные противостоять таким кинетическим и механическим силам. Автор полагает, что здесь необходимо повторить главную идею изобретения автора для лучшего понимания существующих проблем. Она приводится далее в кавычках. Следовательно, я полагаю, что было бы возможным достичь решения этих проблем посредством принудительного погружения буев и понтонов, которые легче воды, на глубину примерно 3-5 м от поверхности воды, с целью полного избавления от влияния сложных сил, создаваемых волнами, полностью устранить воздействие сильных ветров и освободить в значительной степени от влияния поверхностных течений. Эти буи и понтоны, принудительно погруженные в воду с использованием веса, большего, чем выталкивающая сила, не по

- 1 014336 теряют своей плавучести. При этом появляется много преимуществ, поскольку буи и понтоны погружаются на глубину, где их плавучесть не меняется, но при этом они защищены от воздействия поверхностных волн, поверхностных течений и сильных ветров; следовательно, благодаря настоящему изобретению, появился способ, позволяющий без каких-либо трудностей избавиться от сложных расчетов, от необходимости строить чрезвычайно прочные конструкции, от значительных затрат и от многих проблем, вызванных с трудностями, связанными с неровностью поверхности, сильными ветрами и вызываемыми ветрами поверхностными течениями. Стальные тросы регулируемой длины, используемые для погружения этих элементов на глубину 3-5 м от уровня поверхности воды, благодаря малому допустимому пределу сопротивления изгибу, в значительной степени передают неподвижность дна вертикально на буй. Буй или понтон, которые постоянно создают вертикально направленную выталкивающую силу из воды, приобретают динамическую функцию. Совсем нетрудно, полагает автор, изготовить стальные или бетонные колонны круглой формы, чтобы передать устойчивую динамическую выталкивающую силу упомянутых буев или понтонов платформе, выступающей над водой. Колонны между платформами и буями или понтонами посредством тросов передают неподвижность дна непосредственно на платформу. Длина (около 8 м) колонн, которые обеспечивают связь между понтоном или буем, погруженным в воду посредством груза, и платформой на воде, должна регулироваться таким образом, чтобы платформа на воде была бы расположена на достаточной высоте, чтобы избежать воздействия поверхностных волн. Эти волны могут оказывать воздействие только на колонны круглой формы. Силы, действующие на общую поверхность упомянутых колонн, уменьшаются до уровня, которым можно пренебречь. В результате автор обнаружил, что можно было бы получать такую выталкивающую силу, какая требуется на единицу площади, увеличивая или уменьшая грузоподъемность понтонов. Следовательно, становится возможным разместить многие различные сооружения на воде, используя любые архитектурные, эстетические, технические и механические модификации на основе этой главной идеи. Проще говоря, становится возможным предоставлять достаточно экономичные и удобные площадки, пригодные для размещения полей, садов и любых других сооружений с устойчивостью, не меньшей, чем устойчивость естественной земли. Используемые до настоящего времени технологии сводились к плавучим сооружениям на воде, включая сооружения на сваях, которые сталкивались с ранее упоминаемыми проблемами и сложными расчетами.

В патенте России № 2200110-С1, соответствующем предшествующему уровню техники, за основу принимаются физические принципы плавучести, и устойчивость не может быть обеспечена связью с берегом из-за раскачивания. Подобные проблемы имели место.

В соответствии с другим аспектом предшествующего уровня техники технологии платформ, раскрытые в патентах США № 4554883, 6196151 В1 и международной заявке \¥О 2005/118963, также являются примерами плавучих систем. Ниже приведены технические проблемы, возникающие при применении решений предшествующего уровня техники.

1) Проблемы продольного изгиба, вызываемого волнами.

2) Проблемы поперечного изгиба, вызываемого волнами.

3) Проблемы суммарного дрейфа, вызываемого течениями.

4) Проблемы раскачивания и дрейфа, вызываемого штормами.

5) Проблемы обледенения взлетно-посадочной полосы и платформы при температурах ниже нуля.

6) Проблемы связи с берегом в случае изменения уровня воды.

7) Проблемы изготовления, связанные с сооружением платформы и взлетно-посадочной полосы в виде моноблока.

8) Проблемы, связанные с обслуживанием взлетно-посадочной полосы, платформы и несущего буя или понтона.

9) Проблема образования продольной трещины взлетно-посадочной полосы в случае неожиданного шторма.

10) Проблемы низкой величины выталкивающей силы на единицу площади взлетно-посадочной полосы.

11) Проблемы, связанные с высокой стоимостью на единицу площади.

12) Проблемы устойчивости и проблемы переливания воды через платформу в случае очень больших волн.

Что касается систем, использующих сваи, которые забиты в дно, автор утверждает, что он мог бы установить наличие многочисленных проблем, связанных с очень большими конструкциями, подобными автостраде или мосту, сооруженной(му) на сваях, забитых в дно. В такой системе на сваях, раскрытой в патенте Китая № 2695482Υ в соответствии с предшествующим уровнем техники, решение таких вопросов, как строительство, окружающая среда, затраты, обледенение, выбор наилучшего времени для реализации проекта и обслуживание, сталкивается с серьезными проблемами. Эти проблемы следующие.

1) Трудности, связанные с обследованиями почвы, сооружением свай на дне и проблемами окружающей среды.

2) Высокая стоимость.

3) Обледенение из-за воздействия воды на нижнюю поверхность.

4) Долгие сроки строительства.

- 2 014336

5) Трудности в обслуживании.

Целью настоящего изобретения, которое относится к технологии строительства на водной поверхности морей, озер и рек стационарного сооружения, такого как дом, парк, дорога, аэропорт, автостоянка, детская площадка и загородная база отдыха любого типа, является устранение полностью всех 12 проблем, имеющих место в плавучих системах, и устранение полностью или в значительной степени 5 проблем, имеющих место в системах на сваях. Ниже перечислены другие цели настоящего изобретения.

1) Предоставление возможности конструирования стационарных платформ для сооружений на воде, на которые совсем не влияют волны, штормы и изменения в уровне воды и которые легко изготавливаются и монтируются.

2) Снижение стоимости и сокращение времени строительства сооружений на воде.

3) Обеспечение высокой устойчивости сооружений на воде.

4) Обеспечение безопасности и комфортабельности сооружений на воде таких же, как для наземных сооружений.

5) Предоставление возможности отвоевывания земли у моря с минимальными повреждениями морского дна, вместо того, чтобы с существенными затратами образовывать насыпи в море для размещения поселений вдоль береговых линий.

6) Предоставление на воде полей, пригодных для сельскохозяйственной деятельности, вдоль гористых береговых линий, где есть недостаток в сельскохозяйственных полях.

7) Предоставление возможности сооружения дорог, имеющих стационарную связь с берегом, в местах, расположенных на некотором расстоянии от берега, в городах вдоль побережья, которые трудно обеспечить дорогами.

8) Предоставление возможности сооружения аэропортов, имеющих стационарную связь с берегом и находящихся на некотором расстоянии от населенных пунктов вдоль побережья.

9) Предоставление возможности сооружения крупномасштабных автостоянок со стационарной связью с берегом в городах, расположенных вдоль побережья.

10) Предоставление возможности строительства сооружений любого типа, таких как развлекательные центры, базы отдыха, зоопарки, детские площадки, ботанические сады, сейсмостойкие дома, многоэтажные здания любого типа, спортивные центры, социальные объекты, школы и больницы, имеющие стационарную связь с городами вдоль побережья.

11) Предоставление возможности строительства многорядных автострад на дальние расстояния между островами, между островами и побережьями, между внутренними морями и побережьем и между берегами заливов.

12) Предоставление возможности строительства нефтепромысловых платформ, фабрик и электростанций.

13) Предоставление возможности строительства больших площадей для отправления религиозных обрядов религиозными организациями, больших концертных площадок, поселков и городов.

14) Предоставление возможности сооружения на воде островов, крупных складов, полей для игры в гольф, треков и торговых центров с большим количеством магазинов не за счет увеличения количества этажей.

С помощью настоящего изобретения некоторые проблемы предшествующего уровня техники устраняются полностью, а некоторые проблемы устраняются в значительной степени. Проблемы, решение которых обеспечено настоящим изобретением, перечислены ниже.

1) Проблема продольного изгиба полностью устранена для взлетно-посадочных полос, автострад, автостоянок, баз отдыха и всех прочих сооружений.

2) Проблема поперечного изгиба устранена полностью.

3) Проблемы, связанные с дрейфом, вызываемым течениями, сокращены до допустимого уровня.

4) Проблема раскачивания, вызываемого штормами, устранена полностью, а проблемы дрейфа, вызываемого штормами, сокращается до допустимого уровня.

5) Проблема обледенения взлетно-посадочных полос, автострад и мостов при температурах ниже нуля устранена полностью.

6) Проблемы, связанные с подъемом и падением уровня воды в море (приливами и отливами), устранены полностью.

7) Производственные проблемы при строительстве взлетно-посадочной полосы как моноблока устраняются полностью.

8) Проблемы обслуживания взлетно-посадочной полосы, несущего буя или понтона устранены полностью.

9) Риск образования продольной трещины на взлетно-посадочной полосе во время внезапных штормов исключен полностью.

10) Проблема низкой величины выталкивающей силы взлетно-посадочной полосы на единицу площади устранена полностью.

11) Стоимость на единицу площади уменьшена приблизительно вдвое.

12) Проблемы устойчивости полностью устранены, проблемы, связанные с переливанием воды че

- 3 014336 рез платформу, устранены в значительной степени, и сооружения на воде обеспечивают комфорт, безопасность и устойчивость, не уступающие тем, которыми обеспечены живущие на континенте.

Основная логика настоящего изобретения заключается в устранении проблем, с которыми сталкиваются при использовании способов предшествующего уровня техники, посредством принудительного погружения буев и понтонов, которые легче воды, на глубину, равную 3-5 м ниже поверхности воды, чтобы полностью избавиться от сложных сил, вызываемых волнами, полностью устранить воздействие сильных ветров и избежать в значительной степени влияния поверхностных течений. Буи и понтоны, принудительно погруженные в воду и использующие вес, больший выталкивающей силы, не теряют своей плавучести. Упомянутые проблемы устраняются опусканием упомянутых буев и понтонов под воду на такой уровень, где их выталкивающая сила остается такой же, но они защищены от влияния поверхностных волн, поверхностных течений и сильных ветров. Следовательно, это сделано для того, чтобы легко избавиться от сложных расчетов, от необходимости строить чрезвычайно прочные конструкции, от значительных затрат и от многих проблем, вызванных трудностями, связанными с неровностью поверхности, сильными ветрами и вызванными ими поверхностными течениями. Стальные тросы с регулируемой длиной, используемые для погружения составных частей системы на глубину 3-5 м ниже поверхности воды, благодаря малому допустимому пределу сопротивления изгибу, передают в значительной степени неподвижность дна водоема вертикально на буй. Буй или понтон, который непрерывно создает вертикально направленную выталкивающую силу из воды, приобретает динамическую функцию. Довольно легко изготовить стальные или бетонные колонны круглой формы, чтобы перенести устойчивую динамическую выталкивающую силу упомянутого буя или понтона на платформу, которая выступает из воды. Колонны между платформой и буями или понтонами посредством тросов передают устойчивость дна непосредственно на платформу. Длина колонн, которые обеспечивают связь между понтоном или буем, погруженным в воду с помощью груза, и платформой на воде, должна регулироваться таким образом, чтобы платформа на воде была расположена достаточно высоко, чтобы избежать воздействия поверхностных волн. Эти волны могут оказывать влияние только на колонны круглой формы. Силы, действующие на общую поверхность колонн, пренебрежимо малы. В результате выяснилось, что можно получить любую требуемую выталкивающую силу на единицу площади, увеличивая или уменьшая грузоподъемность понтонов. Стало возможным размещать на воде множество различных сооружений, используя любые архитектурные, эстетические, технические и механические модификации на основании главной идеи настоящего изобретения. Проще говоря, появляется возможность предоставлять достаточно экономичные и удобные площадки, пригодные для размещения полей, садов и любых других сооружений с устойчивостью не меньшей, чем устойчивость естественной земли.

До сих пор исследователи имели дело или с плавучими, или с закрепленными на сваях сооружениями на воде. Наше изобретение относится к технологии частичного погружения с помощью грузов, которое поэтому не относится ни к погружению, ни к размещению на сваях. Логика настоящего изобретения опирается на чрезвычайно простой принцип. В настоящее время применяются известные технологии получения высокой плавучести, использующие полые (более легкие, чем вода) буи, изготовленные из стали, полиэфира, бетона, армированного сеткой, и т. п., или понтонов, наполненных вспененным материалом. Все эти технологии основаны на законах плавучести. В результате, пока буи и понтоны не проколют, и они не наберут воды и не станут тяжелее по плотности, чем вода, они не погрузятся под воду. Согласно настоящему изобретению понтоны и буи погружаются и закрепляются на определенной глубине с помощью канатного механизма с регулируемой длиной, используя грузы, почти вдвое превосходящие выталкивающую силу, чтобы защитить их от действия волн на поверхности воды, а также от влияния подъемов и падений уровня воды. Следовательно, упомянутые буи или понтоны, имеющие силу, адекватную давлению воды, достигают вертикальной механической устойчивости, близкой к динамической устойчивости земли, в связи с чем силы они неизменно пытаются всплыть, но не могут ни опуститься, ни подняться, поскольку они прикреплены к грузу на дне.

Платформа для стационарного сооружения, позволяющая достичь цели настоящего изобретения, иллюстрируется прилагаемыми фигурами.

Фиг. 1 представляет общие виды схемы всплывания и погружения шара и образование стационарной платформы.

Фиг. 2 - общие виды схемы всплывания и погружения ведра с ручкой и образование стационарной платформы.

Фиг. 3 - общие виды схемы всплывания и погружения стального открытого со стороны дна буя в форме бокала и образование стационарной платформы.

Фиг. 4 - общие виды схемы всплывания и погружения бетонного открытого со стороны дна буя и образование стационарной платформы.

Фиг. 5 - вид ведра, погруженного в стеклянную емкость с помощью груза.

Фиг. 6 - разрез открытого со стороны дна бетонного буя.

Фиг. 7 - уравновешивание бетонного открытого со стороны дна буя с помощью четырех грузов.

Фиг. 8 - уравновешивание бетонного открытого со стороны дна буя с помощью четырех грузов и уравновешивание этого же буя с помощью поперечных соединений.

- 4 014336

Фиг. 9 - вид спереди в разрезе стального открытого со стороны дна буя.

Фиг. 10 - вид сверху стального открытого со стороны дна буя.

Фиг. 11 - трехмерное перспективное изображение стального открытого со стороны дна буя.

Фиг. 12 - вид в перспективе снизу открытого со стороны дна буя.

Фиг. 13 - детализированный вид места соединения троса стального открытого со стороны дна буя.

Фиг. 14 - детализированный вид соединения бетонной платформы и стального открытого со стороны дна буя.

Фиг. 15 - детализированный вид внутренней части стального открытого со стороны дна буя.

Фиг. 16 - вид спереди в разрезе бетонных открытых со стороны дна буев.

Фиг. 17 - вид сбоку в разрезе бетонных открытых со стороны дна буев.

Фиг. 18 - надводную часть колонны бетонных открытых со стороны дна буев.

Фиг. 19 - вид в перспективе блока бетонных открытых со стороны дна буев.

Фиг. 20 - вид в перспективе надводной части платформы.

Фиг. 21 - вид в перспективе конструкции платформы на бетонных открытых со стороны дна буях. Фиг. 22 - детализированный вид нижнего соединения бетонных открытых со стороны дна буев.

Фиг. 23 - вид блока бетонных открытых со стороны дна буев при формировании платформы.

Фиг. 24 - детализированный вид колонн бетонных открытых со стороны дна буев.

Фиг. 25 - боковой разрез бетонных открытых со стороны дна буев и изображение уровня воды.

Фиг. 26 - трехмерное изображение построенной взлетно-посадочной полосы.

Фиг. 27 - детализированный вид бетонного груза, с помощью которого погружаются буи.

Фиг. 28 - боковой разрез платформы на открытых со стороны дна буях и изображение пересечений тросов.

Фиг. 29 - открытые со стороны дна буи и изображение пересечений тросов.

Фиг. 30 - детализированный вид соединения пересекающихся тросов.

Фиг. 31 - вид сбоку в разрезе платформы в случае, когда настоящее изобретение применяется при неровной поверхности дна водоема.

Фиг. 32 - вид в перспективе блока стальных открытых со стороны дна буев с платформой.

Фиг. 33 - изображение уровня воды относительно платформы на стальных открытых со стороны дна буях.

Фиг. 34 - вид в перспективе монтажа взлетно-посадочной полосы, укомплектованной стальными открытыми со стороны дна буями.

Фиг. 35 - детализированный вид бетонного груза, с помощью которого погружаются стальные открытые со стороны дна буи.

Чтобы стала более понятной логика настоящего изобретения, которое относится к технологии строительства на водной поверхности морей, озер и рек стационарного сооружения, такого как дом, парк, дорога, аэропорт, автостоянка, детская площадка и загородная база отдыха любого типа, поместим пластиковый шар (1), имеющий размер футбольного мяча и наполненный воздухом (12), внутрь сетки (2). Предположим, мы прикрепили трос (3) соответствующей длины к держателю сетки (2), присоединили к тросу груз (4) для погружения шара (1) в воду (10) и таким образом затопили шар (1). Поскольку шар (1) будет стараться всплыть из воды (10) вертикально вверх, то он будет натягивать трос (3), прикрепленный к сетке (2), вследствие действия выталкивающей силы. Мы можем регулировать глубину погружения шара (1) в воду относительно уровня воды изменением длины троса (3). В этом простом эксперименте статическая устойчивость груза (4), опущенного на дно, будет передаваться шару (1) посредством жесткого троса (3) и сетки (2). Шар (1) должен находиться достаточно глубоко под водной поверхностью (5), чтобы избежать влияния волн (11), и, таким образом, волны (11) могут легко проходить над ним. Давайте расширим область действия этой идеи. Предположим, мы возьмем 32 пластиковых шара (1), имеющих диаметр 25 см и наполненных воздухом. Затем мы поместим эти шары один за другим в 32 сетки (2) и погрузим их в бассейн (9) на глубину 2 м посредством грузов (4). Мы регулируем длину тросов (3) таким образом, чтобы все шары (1) были погружены на глубину 30 см от водной поверхности (5).

Мы располагаем грузы (4), погружающие шары (1) в воду, соответствующим образом на дне бассейна (9) таким образом, чтобы шары (1), которые стараются всплыть на поверхность воды, были расположены по следующей схеме: 4 ряда шаров в ширину и 8 рядов шаров в длину. Поскольку все эти шары (1) натягивают тросы (3) в вертикальном направлении вследствие выталкивающей силы, то шары (1) будут иметь ту же ориентацию, что и грузы (4). В результате будет получено размещение шаров (1), находящихся примерно на глубине 30 см от поверхности воды (10), в форме стола (8), имеющего одну сторону, равную приблизительно 1 м, а вторую сторону, равную приблизительно 2 м. Давайте на шары (1) поместим в перевернутом виде пластмассовый стол (8), имеющий ширину и длину приблизительно 1 м и 2 м соответственно, достаточно большой, чтобы накрыть все шары (1), так чтобы его ножки (6) выступали из воды (10). А затем поместим толстую платформу (7) из древесно-стружечной плиты шириной 1 м и длиной 2 м на четыре ножки (6) стола (8), выступающие из воды (10). Неожиданно оказывается, что прочность и устойчивость дна бассейна (9) полностью передается платформе (7) из древесно-стружечной плиты, даже в случае, когда несколько детей забираются на упомянутую платформу (7) из древесно

- 5 014336 стружечной плиты. Приближенный расчет показывает, что 32 шара (1) с диаметром 25 см и выталкивающей силой приблизительно 4 кг создают суммарную выталкивающую силу приблизительно 128 кг. Другой важной особенностью этого эксперимента является наблюдение того, что волны (11) в бассейне (9) действуют только на выступающие из воды 4 ножки пластмассового стола (8), находящегося на 30 см ниже поверхности воды (10). Если ножки (6) стола имеют длину приблизительно 60 см, то это означает, что платформа (7) из древесно-стружечной плиты, находящаяся над водой (10), выступает над уровнем воды (10) приблизительно на 30 см. В результате, даже при условиях, что амплитуда волн (11) составляет 50 см от пика до пика, воздействие на стол (8) и платформу (7) из древесно-стружечной плиты в данной модели системы будет минимальным. Волны в бассейне (9) не представляют никакой опасности, пока их высота не станет достаточно большой, чтобы воздействовать на стол (8), находящийся на глубине 30 см под водой (10), и платформу (7) из древесно-стружечной плиты, находящуюся на 30 см над водой (10).

Совсем нетрудно представить, что на практике эти элементы могут выдерживать огромные волны (11), даже если мы увеличим все параметры на примере этой модели в 10 раз. Также очень естественно, что падение или возрастание уровня воды (10) в бассейне, например, на 15 см не повлияет на систему. Однако горизонтальные течения в воде (10) и сильные ветры будут частично воздействовать на систему. Когда система изготовлена в виде моноблока и имеет значительные размеры, раскачивания будут сильно замедляться благодаря уменьшению резонансной частоты. Использование крестообразных тросов (26) в соединениях тросов (3) с грузами (4) на дне обеспечит главное решение проблемы минимизации упомянутого раскачивания. Теперь обратимся к фиг. 2. Давайте перевернем обычное ведро (15) с ручкой (16) таким образом, чтобы из него не вышел воздух (12), прикрепим трос (3) к ручке (16) и погрузим его на глубину 30 см от уровня воды в бассейне (9) с помощью груза (4). Можно наблюдать, как ведро (15) пытается выйти из воды (10) и натягивает трос (3). Груз (4) должен быть тяжелее, чем выталкивающая сила ведра (15).

Эта простая уравновешенная система отражает принцип действия буев (23) и стальных буев (22), наполненных воздухом (12), в соответствии с настоящим изобретением. Давайте положим перевернутый стол (8) на соответствующее количество перевернутых и погруженных в воду ведер (15), как это показано на фиг. 2. Подобным образом, поместим соответствующего размера платформу (7) из древесностружечной плиты на ножки стола (8), выступающие из воды. Таким образом формируется система, на которую не влияют волны (11) и изменения в уровне воды (10). Такие же результаты дает эксперимент, проведенный в тех же условиях, для полых стальных буев (22) в форме бокала (см. фиг. 3). В этой системе влияние волн (11) на водной поверхности (5) будет наблюдаться только в незначительной степени. Обратимся к фиг. 4, где для той же функции вместо бетонных понтонов, закрытых со всех сторон и наполненных вспененным материалом, используется бетонный открытый со стороны дна буй (23). При расчетах выталкивающей силы следует принять во внимание, что вода (10) будет заполнять объем, освободившийся от воздуха, сжатого за счет давления воды и немного уменьшенного в объеме. Представлены четыре различных примера плавучих систем. В качестве примера плавучей системы на фиг. 1-4 показаны соответственно платформа (17) с шарами, платформа (18) с ведрами, платформа (19) со стальными открытыми со стороны дна буями и платформа (25) с бетонными открытыми со стороны дна с захваченным внутрь воздухом буями. Как следует из этих фигур, плавучие системы подвержены влиянию волн, течений, штормов и изменений уровня воды и не защищены от них. Они могут быть частично защищены от некоторых упомянутых воздействий путем присоединения к дну или берегу с помощью тросов.

На фиг. 5 подставка (28) помещена на перевернутое ведро (15), которое с помощью груза (4) погружено в воду (10), заполняющую стеклянный сосуд (29). На подставке (28) размещена условная конструкция из игральных карт (27) таким образом, что она легко может быть разрушена. Но, тем не менее, наблюдалось, что конструкция из игральных карт (27) не разрушалась даже тогда, когда на поверхности воды (10) появлялись волны.

На фиг. 6 представлено трехмерное изображение бетонного открытого со стороны дна с захваченным внутрь воздухом буя в разрезе. Множество таких буев могут одновременно быть изготовлены с помощью опалубок. Таким путем достигается очень высокая плавучесть. На фиг. 7 можно видеть способ установки на дно с помощью четырех грузов (4) и четырех тросов (3), в то время как фиг. 8 показывает способ фиксирования с использованием поперечных соединений (26). На фиг. 9 на разрезе полого стального открытого со стороны дна буя (22) видно, что трубчатые части колонны (21) усилены с помощью 8 ребер (30) для соединения их с буем (22). Упомянутые ребра (30) помещены в буй (22) по гидродинамическим соображениям, чтобы уменьшить общую поверхность буя (22). На виде сверху в разрезе стального открытого со стороны дна буя (22), показанном на фиг. 10, можно видеть 4 защелки (35) под углом 90° для соединения буев, 8 центрирующих стержней (38) и 8 ребер (30). Как показано на фиг. 11, при изготовлении стального открытого со стороны дна буя (22) используются стальные листы (48) с поперечным сечением, утолщающимся от дна. Это вызвано тем, что давление воздуха, заключенного в открытых со стороны дна буях, постоянно в каждой точке внутренних поверхностей. В результате, внешнее давление воды уменьшается в направлении вверх вдоль колонны (21), в то время как давление воздуха равно давлению на уровне дна буя (22); следовательно, внутренние силы растяжения возрастают. Коническая крышка (36) должна быть изготовлена с максимальной толщиной, поскольку она подвергается силам

- 6 014336 давления и передает выталкивающие силы буя платформе (7) с помощью колонны (21) посредством центрирования выталкивающих сил буя.

Колонна (21), центрированная и усиленная внутри посредством 8 ребер (30), должна быть изготовлена из предпочтительно бесшовной трубы подходящего диаметра с большой толщиной стенки. Внутри этой колонны (21) проходят трос (3) и труба (33) соответствующего диаметра, служащая для перемещения воды (10) и воздуха (12) и простирающаяся до нижних частей проходного канала колонны. Упомянутая труба (33) с нижним концом, открытым для воды, и верхним концом, присоединенным к расположенному вблизи платформы (7) выходному каналу (34) для регулирования длины троса, предназначена для возмещения, когда это необходимо, уменьшения количества воздуха в буе (22) посредством сжатого воздуха (12). Она должна иметь достаточно большой внутренний диаметр, чтобы не мешать регулировке длины троса (3), когда это необходимо. Кроме того, количество теплой воды, засасываемой через эту трубу (33) со дна, должно быть таким, чтобы позволить воде циркулировать в системе змеевиков платформы (7) с помощью циркуляционных насосов. Таким образом, предотвращается обледенение поверхности платформы, которая и снизу, и сверху подвержена влиянию погодных условий.

Фиг. 12 показывает расположение соединительных защелок (35) и держателя (40) для присоединения троса на стальном открытом со стороны дна буе (22), а фиг. 13 показывает их детально. На детализированном виде на фиг. 14 можно видеть фланец (20), соединяющий колонну (21) с платформой (7), и 4 болтовых отверстия (37), которые служат для закрепления упомянутого фланца на платформе (7) с помощью болтов. Восемь усиливающих ребер приварены в месте, где колонна присоединена к пластине фланца (20). На фиг. 15, показывающей трехмерный частичный разрез стального открытого со стороны дна буя (22), можно видеть, каким образом стальная направляющая труба (33), расположенная в центре буя (22), центрируется в областях около дна с помощью восьми центрирующих стержней (38). Упомянутые центрирующие стержни центрируют от дна силы подвешивания с помощью троса (3), и они также играют важную роль в вертикальном уравновешивании буя (22).

На фиг. 16 показаны в разрезе 6 бетонных открытых со стороны дна буев, в форме единого блока, где также можно видеть, что количество секций буя (23) может быть увеличено и расширено до размеров, которые могут предоставить размеры больших опалубок. Как следует из вида сбоку на фиг. 17, можно конструировать даже длинные автострады посредством составления вместе и соединения их элементов в продольном направлении подобно кускам пирога. На фиг. 18 показаны детали трубы (33) для троса вместе с деталями выходного канала (34) для регулирования длины троса, через который также можно осуществлять выпуск воздуха и воды. На ней также можно видеть арматурные прутья (42) обращенных друг к другу колонн (21) с полукруглым поперечным сечением и круглыми боковыми поверхностями, отлитых в совместной опалубке с бетонным буем.

Стадии сборки объемных бетонных открытых со стороны дна буев (фиг. 19) показаны на фиг. 21 от образования секции до формирования колонны и платформы. Также можно увидеть детали труб змеевика (47), проложенного внутри платформы (7), и плоского с обеих сторон моноблочного бетонного буя (23), состоящего из 10 секций. На фиг. 20 можно видеть, что в поперечном сечении толщина платформы (7), нижняя часть которой здесь показана, увеличивается по направлению к центру колонны, а посередине между двумя колоннами (21) толщина наименьшая. Как показано на фиг. 22, труба проходит внутри колонны (21) с полукруглым поперечным сечением, причем эта труба присоединена к бую (23) с помощью колонны (21), начинающейся под бетонной платформой (7), проходит через боковую сетчатую стенку буя (23) и доходит до бетонных выступающих держателей (43), связывающих буи (23) с грузами (4). Верхняя часть этой трубы начинается сразу под арматурными прутьями (42) колонны и продолжается до выступающих бетонных держателей (43), связанных с грузами (4). Упомянутая труба (33) имеет 3 функции, а именно восполняет потери воздуха из буя, засасывает воду со дна в змеевик (47) и служит выходным каналом (34) для регулирования длины троса.

Фиг. 23 показывает, как блоки бетонных буев (23) составляются бок о бок и присоединяются один к другому посредством скрепления фиксаторами на колоннах (21) в форме моноблока из 10 секций и как моноблочная платформа (7) может легко быть отлита на воде, используя снизу деревянные опалубки как дополнительный ярус конструкции. Фиг. 24 в деталях показывает, как две колонны (21) с полукруглым сечением, относящиеся к двум бетонным буям (23), состыковываются друг с другом, образуя цилиндрическую (45) колонну (21). Обращаясь к горизонтальному сечению на фиг. 25, можно понять, на какую глубину от уровня воды (5) будут погружены моноблочные бетонные открытые со стороны дна буи (23), состыкованные друг с другом. Когда буи (23) будут погружены так, что вода доходит точно до середины колонн (21), то воздействие волн на них будет сведено к минимуму. На фиг. 26 показана трехмерная проекция части взлетно-посадочной полосы для самолетов, которая образована соединением грузов (4) с секциями буев (23) с помощью тросов (3), присоединением секций буев (23) друг к другу с помощью фиксаторов на колоннах (21), регулированием длины тросов (3), выравниванием всех секций буев (23) на одном и том же уровне и заливкой моноблочной бетонной платформы (7) поверх арматурных стержней (42) колонны с помощью опалубки. На фиг. 27 можно увидеть держатели (41) для соединения с грузом на детализированном виде соединений тросов (3) с грузами (4). Фиг. 28 иллюстрирует сечение завершенной взлетно-посадочной полосы и уровень (5) воды. Из этого сечения ясно, что бетонные буи (23)

- 7 014336 погружены и закреплены в воде (10) с помощью тросов (3), связанных с грузами (4), расположенными на дне, на глубине, при которой колонны (21) наполовину находятся в воде. С помощью расположенных через определенные интервалы поперечных и продольных пересекающихся тросов (26) раскачивания во всех направлениях сводятся к минимуму.

Фиг. 29 иллюстрирует поперечное сечение соединения (26) поперечно пересекающихся тросов, груз (4), бетонный буй (23), колонну (21) и платформу (7), а также уровень воды. Фиг. 30 является детализированным видом, показывающим необходимость закрепления между собой соединений (26) поперечно пересекающихся тросов. Фиг. 31 представляет поперечное сечение, иллюстрирующее, как регулируется длина тросов (3) в случае, когда дно под водой (10) неровное, и как при этом взлетно-посадочная полоса, образованная посредством бетонных буев (23), остается плоской. Как видно на этих фигурах, буи (23) всегда отрегулированы таким образом, что колонны (21) погружены в воду (10) наполовину, то же самое относится и к стальным буям (22). Расстояния от гребня волны и от впадины волны до платформы (7) и поверхности бетонного буя (23) соответственно всегда должны быть равны.

На фиг. 32 стальные открытые со стороны дна буи (22), состоящие из 18 секций, превращены в моноблок посредством приведения их защелок в контакт друг с другом и фиксирования. Чтобы поместить моноблочную платформу на колонны, простирающиеся от центральных осей стальных открытых со стороны дна буев, используются элементы (20), соединяющие колонны с платформой. Упомянутое соединение осуществляется пропусканием болтов через болтовое отверстие (37).

Обращаясь к горизонтальному сечению на фиг. 33, можно понять, на какую глубину от уровня (5) воды (10) будет погружен моноблочные стальные открытые со стороны дна буи (22), которые контактируют друг с другом. Когда мы погружаем стальные буи (22) таким образом, что вода доходит точно до середины колонн (21), пространство, на котором воздействие волн имеет место, будет сведено к минимуму.

На фиг. 34 показана трехмерная секция взлетно-посадочной полосы для самолетов, которая образована соединением грузов (4) с буями секциями буев (22) с помощью тросов (3), фиксированием секций буев (22) друг с другом с помощью защелок (35) для формирования стальных буев (22) в виде моноблока, регулированием длины тросов (3), выравниванием всех секций буев (22) на одном уровне и осуществлением заливки моноблочной бетонной платформы (7) поверх соединительных элементов (20) с помощью опалубок.

На детализированном виде соединений между грузом (4) и тросом (3), показанных на фиг. 35, можно увидеть держатели (41) для соединения с грузом.

Настоящее изобретение может быть использовано для строительства дорог, мостов, автостоянок, аэропортов, домов, центров развлечений, бизнес-центров, социальных учреждений, спортивных комплексов, концертных залов, сейсмостойких зданий, сельскохозяйственных полей и путепроводов между островами, между островами и берегами, и между берегами, и во всех стационарных сооружениях на платформах, благодаря формированию платформ, пригодных для любого стационарного сооружения на воде, имеющих высокую устойчивость даже при больших глубинах водоемов.

Claims (15)

1. Стационарная платформа, которая дает возможность размещать на водной поверхности морей, озер и рек любое стационарное сооружение, такое как дом, парк, дорога, аэропорт, автостоянка, детская площадка и загородная база отдыха, отличающаяся тем, что она содержит платформу (7), где обладающие плавучестью открытые со стороны дна заполненные воздухом буи (22) погружены в воду до безопасной зоны, расположенной на глубине 3-5 м от поверхности воды (10), причем открытые со стороны дна заполненные воздухом буи (22), расходуя энергию, чтобы всплыть на поверхность (5) воды, создают силы, которые стараются удерживать платформу (7) всегда в одной и той же точке благодаря натяжению тросов (3) открытых со стороны дна заполненных воздухом буев (22), при этом упомянутая платформа (7) защищена от дрейфа, вызываемого сильными штормами, большими волнами и морскими течениями, кроме того, платформа (7), которая изготовлена способом, соответствующим ее назначению, содержит груз (4), к концу которого присоединены тросы (3); соединительные тросы (3), служащие для удерживания буев (22) в погруженном состоянии на постоянном расстоянии от дна; предпочтительно оцинкованные или окрашенные буи (22), открытые со стороны дна с захваченным внутрь воздухом, создающие выталкивающую силу, которая передается платформе (7), предпочтительно изготовленные из стали, открытые со стороны дна с захваченным внутрь воздухом (12), которые имеют ребра (30), усиливающие колонну; трубу (33), направляющую трос (3), соединенный с грузом (4); полую колонну (21), связанную с ребрами (30); центрирующие стержни (38), расположенные возле той части, где буи открыты со стороны дна; держатель (40) перекрестного соединения тросов; защелки (35), соединяющие буи друг с другом; фланец (20) для соединения с платформой (7); и выходной канал (34) для регулирования длины троса под соединительным фланцем; причем эти буи имеют коническую форму в верхней части и открыты со дна, а толщина листа уменьшается книзу, они устойчивы к коррозии и окислению и имеют модульную структуру, что дает возможность присоединять их друг к другу, когда они установлены рядом; несущие ко

- 8 014336 лонны (21), соединяющие открытые со стороны дна заполненные воздухом буи (22) с платформой (7), и соединительные элементы (20), которые соединяют колонны (21) с платформой (7).

2. Стационарная платформа по п.1, отличающаяся тем, что она предпочтительно изготовлена из бетона и содержит груз (4), образованный блоком, заполненным армированным бетоном, имеющим размещенный внутри железный каркас и стойким к воздействию морской воды, причем этот груз выполнен с возможностью надежной установки на дне с помощью опор, опирающихся на дно, для предотвращения возможности перемещения платформы, и держатели (41), с помощью которых стальные тросы (3) могут быть соединены с верхней частью системы.

3. Стационарная платформа по п.1, отличающаяся тем, что она содержит соединительные тросы (3) с противоокислительным и противокоррозионным покрытием, нанесенным предпочтительно посредством цинкования, которые имеют высокий предел прочности и, насколько возможно, малый допускаемый предел сопротивления изгибу, причем упомянутые тросы имеют один конец, закрепленный с помощью обратного фиксатора и присоединенный к держателю (41), расположенному на грузе, и второй конец, проходящий через трубу (33) для воздуха вдоль центральной оси открытого со стороны дна заполненного воздухом буя (22) и выходящий в точке, близкой к нижней части платформы (7), при этом длину тросов можно регулировать на требуемую величину и фиксировать с помощью фиксаторов.

4. Стационарная платформа по п.1, отличающаяся тем, что она содержит плоское соединение тросов, чтобы посредством грузов (4) противодействовать вертикальным выталкивающим силам, при этом тросы должны проходить вдоль центральной оси трубы (33) до нижней части платформы (7) для предоставления возможности регулирования длины троса (3), соединенного с грузом (4), сверху, и крестообразное соединение (26) для сведения к минимуму раскачивания в любом горизонтальном направлении.

5. Стационарная платформа по п.1, отличающаяся тем, что она содержит секции открытых со стороны дна заполненных воздухом буев (22), изготовленные предпочтительно из армированного бетона на общем основании, имеющем модульную конструкцию, разделяющую захваченный воздух под ними; колонны, прикрепленные к бетонному блоку арматурными прутьями (42), оставленными снаружи для предоставления возможности отливания бетонной платформы (7); и держатели (43) с бетонными выступами в нижней части, дающие возможность соединения с грузами (4); кроме того, моноблок с бетонными армированными сеткой стенками (44) с наименьшей возможной толщиной имеет модульную структуру, позволяющую блокам соединяться друг с другом, когда они установлены рядом.

6. Стационарная платформа по п.1, отличающаяся тем, что платформа (7) между колоннами (21) имеет слегка куполообразную структуру (46), а именно те части платформы (7), где она соединяется с арматурными стержнями (42) колонны, толще, и ее поперечное сечение становится тоньше по мере увеличения расстояния от колонн (21).

7. Стационарная платформа по п.1, отличающаяся тем, что она содержит ребра (30), которые позволяют прикрепить трубы колонны (21) к бую (22) путем укрепления изнутри для уменьшения общей наружной поверхности буя (22).

8. Стационарная платформа по п.1, отличающаяся тем, что при изготовлении стальных открытых со стороны дна заполненных воздухом буев (22) использованы стальные листы (48), поперечное сечение которых, начиная от нижней части, возрастает.

9. Стационарная платформа по п.1, отличающаяся тем, что буй изготовлен таким образом, что конусность и толщина листового покрытия (36) максимально противостоит силам давления, центрирует выталкивающие силы буя (22) и передает их с помощью одной колонны (21).

10. Стационарная платформа по п.1, отличающаяся тем, что колонна (21), центрированная и усиленная изнутри посредством ребер (30), предпочтительно изготовлена из целого куска бесшовной трубы с большой толщиной стенки и подходящего диаметра.

11. Стационарная платформа, которая дает возможность размещать на водной поверхности морей, озер и рек любое стационарное сооружение, такое как дом, парк, дорога, аэропорт, автостоянка, детская площадка и загородная база отдыха, отличающаяся тем, что она содержит в бетонных открытых со стороны дна заполненных воздухом буях (23) колонны (21), которые обладают достаточной прочностью, чтобы передавать выталкивающую силу открытых со стороны дна заполненных воздухом буев (23) платформе (7) в вертикальном направлении, и имеют достаточную механическую прочность, чтобы дать возможность открытым со стороны дна заполненным воздухом буям (23) погружаться на безопасную глубину ниже уровня воды и поддерживать платформу на безопасном уровне, при этом они испытывают слабое раскачивание и обладают высокой грузоподъемностью, причем они предпочтительно изготовлены из цельного блока, содержат стальную трубу (33), через которую проходит воздух и соединительный трос (3), кроме того, колонны составляют единое целое с соответствующим бетонным открытым со стороны дна заполненным воздухом буем (23) и имеют внутри полукруглое сечение, образуя единый цилиндр (45), когда их устанавливают рядом, поскольку буи (23) имеют модульную структуру.

12. Стационарная платформа по пп.1 и 11, отличающаяся тем, что она содержит соединительный выступ (43), который простирается от точки, где стальная труба (33), через которую проходят воздух и соединительный трос (3), соединена с буем (22, 23), до донной части буя (22, 23).

13. Стационарная платформа по пп.1 и 11, отличающаяся тем, что бетонные буи (23) и стальные буи

- 9 014336 (22) имеют модульную структуру для того, чтобы иметь возможность погружать их по отдельности на дно водоема и устанавливать новые буи вместо поврежденных.

14. Стационарная платформа по пп.1 и 11, отличающаяся тем, что она содержит систему змеевиков (47) для обогрева, предотвращающую обледенение, в которую теплая вода со дна моря поступает из трубы (33) для стального троса (3) и воздуха, причем система змеевиков проложена с соответствующим шагом в бетоне платформы при его заливке.

15. Стационарная платформа по пп.1 и 11, отличающаяся тем, что буи (22-23) содержат систему наполнения воздухом воздухосодержащих ячеек, которая нагнетает сжатый воздух из трубы внутрь колонны (21), когда количество захваченного буями (22-23) воздуха уменьшается, с тем чтобы увеличить упомянутое количество до требуемого уровня.