專利名稱：多用途海上平臺及其制造和安裝方法
技術領域：
本發(fā)明涉及構建在水面上的部件，一般地是用于安裝利用海洋自然資源的發(fā)電、淡化水和食物生產設備的結構或平臺，或者是作為安裝在水面上的任意結構的基礎的結構或平臺。
背景技術：
幾乎所有的發(fā)達國家、國際組織和科學家都一致認為在現(xiàn)有的生產和消費模式下，地球不具有生產供全球人口使用的水、能量和食物必需品的能力。僅有的可能解決方案取決于改變生產和消費方式，以及謹慎和理性地從海域、海洋和內陸水中開發(fā)可持續(xù)資源。 目前為止，人類僅在海洋中進行了獲取食物(海藻和魚類)和能量(石油和天然氣)的活動。除了在受保護的水域中開發(fā)水產業(yè)以及進行風力發(fā)電的初期開發(fā)之外，如今沒有進行生產性活動。石油工業(yè)在一天中獲取了地球過去數(shù)千或數(shù)百萬年所產生和聚積的資源，由于獲取物質的高市場價格，這允許石油生產者有足夠的財政資源來購買平臺、以及鉆井和獲取設備。然而，來自可持續(xù)資源的海產品明顯不允許獲取活動的收益潛力。因此，為了利用海洋的可持續(xù)資源并迎合人口對水、能源和食物的需求，有必要開發(fā)方案、方法和設備，使得在經濟可選且環(huán)境友好的方式下實現(xiàn)上述目的。如所述，僅有的設備用于執(zhí)行獲取聚積資源(基本是石油和天然氣)；因此，這些設備在規(guī)格和經濟上都不適于進行任何其他活動。用于海洋石油工業(yè)的方法和設備已經用在了一些海上風力渦輪機設施中，該風力渦輪機設施建立在打樁到海床上的大斷面樁(單樁)上。該方案除了在許多情況下成本高和對環(huán)境不友好之外，還受限于那些深度低于15-20m且土力優(yōu)化較厚層(對于中型風力渦輪機和適度海洋氣候來說，大于32m)的設備，在極少數(shù)地方具有這樣的條件。該設施需要輕度天氣條件，因此，當不具備這些天氣條件，停產天數(shù)和調動這些設備的成本上升到不可承擔的水平，并且有必要理解到，如果一個位置被選擇用于利用風的頻率的強度，則這使得那些必須在平靜或微風時段內進行的操作難以或者不可能進行。還提出了改進舊的停止使用的海洋平臺以安裝風力發(fā)電設備，但報廢凈值(即報廢品的出售價格減去移動和拆除成本)對于基于使用可持續(xù)資源的生產活動來說在經濟上難以承受。因此，本發(fā)明擬描述一種輕的、多功能且多用途的海洋平臺，其以經濟可選的方式解決下述技術問題 創(chuàng)建了一種能夠經濟地生產食物、淡化水并產生能量的設備在水中的安裝方法。 在海洋中安裝完全在陸地上建造的平臺。
·能夠大量生產?！τ谖挥谌我馕恢煤腿魏晤愋偷慕Y構都有效，或位于海上或位于內陸水域，而不考慮位置和底面如何?！つ軌蛟诓豢紤]天氣狀況的情況下被拖曳到位置上。

發(fā)明內容
本發(fā)明的海上平臺具有完全在陸地上建造的結構，能夠完全地安裝所有生產設備，以產生電力、淡化水、食物，等等。該平臺包括由一個或多個由橫梁或邊梁加強的鋼筋混凝土板形成的基部，鋼筋混凝土板中嵌入有格狀立柱和/或管狀截面塔。在縱向上，一旦平臺被放置就位，就引入了置于管狀截面塔的頂點上的格狀立柱或管、打入海床中的樁。 平臺還包括過量密封和浮力系統(tǒng)，其使得平臺漂浮且不會下沉，從而其能夠安全地被拖曳到最終位置，而不論其尺寸、形狀、重量和天氣狀況如何。該平臺還包括浸沒控制系統(tǒng)，一旦平臺處于其最終位置，該浸沒控制系統(tǒng)允許以受控速率浸沒基部。該平臺還具有液壓系統(tǒng)，用于將平臺提升到最大預計波浪的高度之上。該平臺還包括用于安裝生產設備以及其運行和維護設備的設施。制造該平臺的方法考慮了每個工位中進行的操作，該方法包括下述步驟制造作為基部一部分的鋼筋混凝土板，安裝過量密封和浮力系統(tǒng)以及用于浸沒控制的系統(tǒng)，安裝其中結合有樁的預制立柱，并且在平臺作為風力渦輪機的支撐物的情況下，安裝所述風力渦輪機的可伸縮塔；安裝開發(fā)平臺的既定活動所需的所有設備，并且在平臺作為風力渦輪機的支撐物的情況下，所述風力渦輪機將安裝它的葉片中的兩個在伸縮塔上，旁邊的系統(tǒng)用于安裝第三個葉片。在平臺的制造結束之后，進行平臺的下水和向最終位置的轉移。出于此目的，平臺被拖曳，這是由于其在完整情況下符合新船型的條件，即，其能夠以與任何船只相同的方式導航。一旦到達其位置，平臺的浸沒系統(tǒng)被開啟，其允許基部在塔和立柱的引導下垂直向下運動，使得平臺以受控速率到達地面以及使基部沒有振蕩地抵靠到海床上。海床已經預先調整和整平?！┗康匿摻罨炷涟宓挚吭诤４采?，利用液壓系統(tǒng)將樁打入其中，直到其載入量達到期望。在這種方式中，不需要特大的基部，這是由于打樁機制提供了其抵抗的負載的精確值，并作為負載測試。在地面是巖石類型的情況下，樁由鉆孔固定物取代。通過液壓系統(tǒng)將平臺的保持漂浮的部分(運行和維護設施)升起到最大預計波浪的高度之上。相比于現(xiàn)有技術，這種平臺以及其制造和將其放置在海中的方法具有許多優(yōu)點。面對上述部分提及的問題，已經被開發(fā)出來并尋求保護的該方案具有如下優(yōu)點·其設計允許在陸地上以自動制造和組裝方式并且以大替代生產鏈制造和安裝生產設備。因此，沒有由于天氣惡劣或突發(fā)事件而引起的停工期。成本顯著下降，并且確保和提聞了質量?！ね耆珜崿F(xiàn)了平臺的漂浮，其密封和穩(wěn)定系統(tǒng)使得其達到國際標準的要求，可將平臺視為完好狀態(tài)下的新型船只，這意味著平臺能夠在任意天氣下被拖曳至任意位置。·其特殊設計允許其通過簡單地修正基部板的尺寸和/或錨定到海床上的樁的數(shù)量、直徑和長度而適應任何位置的狀況?！τ谶@種特殊設計，垂直結構可以被設計用于安裝任意設備?！て脚_可配備有用于安裝設備及其運行和維護的設施，其大幅度地降低了運行和維護成本并允許設施的多用途?！せ堪逡呀洷粚ｉT設計安裝一組設備和裝備，以在最終位置控制浸沒，并保護基部不受腐蝕。自動且連續(xù)的進行這兩個步驟明顯地降低了安裝成本，并允許在不考慮海上狀況的情況下進行。
設備的設施已經被設計用于允許安裝一組在基部的浸沒步驟中保持其漂浮的設備，并且具有允許滑動共同連接到基部的結構的設備和裝備?！ぴO備的垂直結構和設施已經被專門設計以允許其在各種情況中的重復周期內自動提升，直到將其置于最大預計波浪的高度之上的水平。 在設計浸沒的結構時，特別考慮了這些結構能夠被設計用于避免環(huán)境影響，尤其是在沉積動態(tài)學中的環(huán)境影響。 運行和維護設施的專門設計允許安裝輕型設備，從而允許從海上接近，使得不需要使用直升機(其是現(xiàn)在的接近安裝在海上的風力渦輪機的方法)，這避免了在風力渦輪機上建造平臺的成本，并簡化且明顯降低了修復或維護工作的接近成本?！ぴO計、制造、下水、拖曳、安裝和操作安全性滿足國際上普遍接受的技術標準。


為了使描述完整以及為了更好地理解本發(fā)明的特征，隨附了一組附圖，其中，以示例性和非限制性的方式示出了以下圖示圖I是具有使用橫梁加強的基部板的平臺的立視圖；圖2是使用橫梁加強的基部板的平面圖；圖3是具有使用邊梁加強的基部板的平臺的立視圖；圖4是使用邊梁加強的基部板的平面圖；圖5示出了具有風力渦輪機和液化天然氣艙的平臺組件；圖6示出了被打樁到海床之前的具有風力渦輪機的平臺組件。附圖中所使用的附圖標記I基部板2加強梁3格狀立柱4塔或管狀結構5運行和維護設施6用于安裝風力渦輪機的第三葉片的設備7風力渦輪機
8過量密封和浮力系統(tǒng)9液化天然氣艙
具體實施例方式為了更好地理解本發(fā)明，現(xiàn)在基于圖示描述平臺結構以及其制造和安裝方法。如圖I所示，多功能平臺由混凝土板I組成，該混凝土板I可利用橫梁或邊梁加強。該板不需要具有限定的形狀，即，其可以是八角形、六角形、方形，等等。用于制造該混凝土板I的混凝土具有高初始阻力，以能夠在從其制造起的短期內將板I移動，并且不會延遲生產，該混凝土還具有低水合熱以避免破裂和腐蝕。該板還包括一系列格狀立柱3，該格狀立柱3通過錨定板連接到基部上。構成平臺基部的粧插入在立柱3中。利用這種包括打樁到海床中的混凝土板I的夾緊系統(tǒng)，實現(xiàn)了在表面和深層地表水平面之間的負載和力矩的分割。此外，其允許任意位置的安裝，而不考慮地面質量，從而如果地面是低阻力地面、泥漿類型的，則樁將承受更大負載，并且如果地面是較高阻力地面，板I將承受更大負載。在平臺用于支撐風力渦輪機7的情況下，板I將在其中心安裝可伸縮類型的風力渦輪機7的塔4，其通過錨定板固定到基部。風力渦輪機7將被安裝成僅具有兩個葉片，這是由于如果安裝三個葉片，塔的最后伸縮部分的高度(其中放置有風力渦輪機)應該至少等于葉片的長度，并且組件的重心將上升，使得當漂浮和拖曳至最終位置時組件不穩(wěn)。此外，平臺將攜帶用于放置第三葉片6的設備。至于制造方法，如上所述，這是一種在陸地上進行的大規(guī)模制造。為了施行該方法，工廠具有一系列對齊的工位，從而平臺通過滾動機構以預定方式在所述工位之間向前移動，在每個工位執(zhí)行相應的操作，直到達到最后的工位，此處將執(zhí)行漂浮和下水操作，并且開始將平臺朝著最終位置轉移，隨后執(zhí)行浸沒方法和將其固定到地面的方法。在第一個工位之前具有預制混凝土的車間和預制鋼的車間，其中，將制造建造平臺所需的元件，例如混凝土加強梁2和鋼格狀立柱3?？紤]在各個工位進行的操作，制造平臺的方法包括下述步驟I、第一工位制造由橫梁或邊梁加強的鋼筋混凝土板1，該板是基部的一部分。2、第二工位安裝過量密封和浮力系統(tǒng)。同時還安裝其中結合有插入海床中的樁的預制立柱3。此外，在使用平臺作為風力渦輪機7的支撐物的情況下，可伸縮塔4將在此時被置于板I的中心。3、第三工位完成過量密封和浮力系統(tǒng)8的安裝。4、第四工位安裝開發(fā)平臺的既定活動所需的所有設備。在平臺作為風力渦輪機7的支撐物的情況下，在該工位將所述風力渦輪機安裝在可伸縮塔上。風力渦輪機7將包括其葉片中向上布置的兩個，而第三個葉片將在平臺處于最終位置后被放置在原位。放置第三葉片所需的設備6也在該工位被安裝?！┩瓿善脚_的制造，就進行下水和向最終位置的移動。出于此目的，平臺被拖曳，這是由于其在完整情況下符合新船型的條件，即，其能夠以與任何船只相同的方式導航。一旦到達其位置，開啟平臺的浸沒系統(tǒng)，其允許基部在塔和立柱的引導下垂直向下運動，使得平臺以受控速率到達地面以及使基部沒有振蕩地抵靠到海床上。海床已經預先調整和整平?！┌錓抵靠在海床上，利用液壓系統(tǒng)將樁打入其中，直到其負載達到期望。在地面是巖石類型的情況下，樁由鉆孔固定物取代。通過液壓系統(tǒng)將平臺的保持漂浮的部分(運行和維護設施)升起到最大預計波浪的高度之上。盡管運行和維護設施被升起，但其固定到一些錨定板上的立柱上。將在不同的點和不同的高度上執(zhí)行這種固定，并且這種固定可以通過螺絲或其他等同的能夠承受室外條件、腐蝕以及其上的負載的固定系統(tǒng)來實現(xiàn)。隨后，如果塔已經安裝為具有發(fā)電機，以液壓的方式將塔升起到允許安裝第三個葉片的高度。隨著三個葉片的安裝，可伸縮塔被完全地提升到生產高度。該系統(tǒng)被專門設計用于作為風力渦輪機的支撐物，但舉例來說，有許多替代應用·安裝直接致動海水淡化機器的風力發(fā)動機的平臺?！び糜诎惭b淡化機器的平臺?！び糜诎惭b組合循環(huán)設施的平臺。具有存儲燃料的艙9的傳統(tǒng)或有機Rankine或Calima建造在基部板I上(參見圖5)?！び糜诎惭b海洋研究和水產養(yǎng)殖的實驗室的平臺。然而，在其他工業(yè)中需要類似特點的應該不被排除在外，如上所述，本申請是一種 制造和安裝系統(tǒng)，必須安裝在水上環(huán)境中的任何類型的構建可利用該系統(tǒng)來設計、制造和安裝。該系統(tǒng)具有允許其安裝并被轉移到任何位置的適應性，而不考慮陸地和天氣情況如何。類似地，其可以安裝在任何類型的水域中(海洋或內陸水域)，并且由于其多功能性，該平臺可用在上述應用和等同應用中，甚至用作橋的柱梁，作為海洋管線的基部，或者任何其他需要固定在水面上的部件或結構的基部。
權利要求
1.一種多功能海上平臺，用以利用自然海洋資源發(fā)電、生產淡水和食物的裝置的安裝，或者作為擬安裝在海上的任意結構的基部，該平臺包括下述元件 由一個或多個鋼筋混凝土板(I)形成的基部，混凝土板中嵌入有格狀立柱(3)和/或管狀截面塔； 用于打入海床中的樁，其位于格狀立柱(3)的內部或位于管狀截面塔中； 過量密封和浮力系統(tǒng)(8); 浸沒控制系統(tǒng)，一旦平臺處于其最終位置，該浸沒控制系統(tǒng)允許以受控速率浸沒基部; 液壓系統(tǒng)，用于將平臺提升到最大預計波浪的高度之上； 該平臺還包括用于安裝生產設備及其運行和維護設備的設施(5)。
2.如權利要求I的海上平臺，其特征在于，板(I)具有任意形狀，是矩形、六角形或八角形。
3.如權利要求2的海上平臺，其特征在于，板(I)由橫梁(2)加強。
4.如權利要求2的海上平臺，其特征在于，板(I)由邊梁加強。
5.如權利要求I的海上平臺，其特征在于，立柱(3)由鋼格制成。
6.如權利要求I的海上平臺，其特征在于，在海床是巖石的情況下，立柱(3)具有用于在其中鉆孔錨定的設備。
7.如權利要求I的海上平臺，其特征在于，其包括安裝在可伸縮塔或管狀結構(4)上的風力渦輪機(7 )，該可伸縮塔或管狀結構(4 )通過其底部連接到基部上。
8.用于制造和安裝前述權利要求中的海上平臺的方法，其特征在于，在陸地上進行制造和大規(guī)模生產，該方法包括如下步驟 預備步驟，預制立柱和制造混凝土 ； 通過下述工位制造平臺 -第一工位制造由橫梁或邊梁加強的鋼筋混凝土板(1)，該板是基部的一部分； -第二工位安裝過量密封和浮力系統(tǒng)；同時安裝其中結合有插入海床中的樁的預制立柱(3);此外，在使用平臺作為風力渦輪機(7)的支撐物的情況下，可伸縮塔(4)將在此時被置于板(I)的中心； -第三工位完成過量密封和浮力系統(tǒng)(8)的安裝； -第四工位在其中安裝開發(fā)平臺的既定活動所需的所有設備； 使平臺漂浮和下水，并將平臺轉移至最終位置； 調整和整平最終位置處的海床； 浸沒平臺，允許基部垂直向下運動，該運動由塔和立柱引導，在沒有振蕩地情況下到達海底，并且平置在海床上； 打樁和插入樁和/或鉆孔錨定物；在樁和/或錨定物中嵌入板材，使結構固定在海底上； 將運行和維護設施(5)提升到最大預計波浪的高度之上； 螺緊立柱。
9.如權利要求8的制造海上平臺并將其置放在其最終位置的方法，其特征在于，如果該平臺作為風力渦輪機(7)的支撐物，可伸縮塔(4)將在制造方法的第二工位中被置于板(I)的中心。
10.如權利要求9的制造海上平臺并將其置放在其最終位置的方法，其特征在于，在制造方法的第四工位中僅安裝風力渦輪機(7)的兩個葉片，放置第三個葉片所需的設備(6)也在該工位中被安裝在可伸縮塔(4)上。
11.如權利要求10的制造海上平臺并將其置放在其最終位置的方法，其特征在于，在提升運行和維護設施(5)以及螺緊立柱(3)之后，具有風力渦輪機(7)的塔(4)被提升到允許安裝第三葉片的高度。
12.如權利要求8的制造海上平臺并將其置放在其最終位置的方法，其特征在于，在第四工位安裝用于海洋研究和水產養(yǎng)殖的實驗室。
13.如權利要求8的制造海上平臺并將其置放在其最終位置的方法，其特征在于，在第四工位安裝直接致動海水淡化機器的風力發(fā)動機。
14.如權利要求8的制造海上平臺并將其置放在其最終位置的方法，其特征在于，在第四工位安裝具有液化氣艙的有機Rankine或Calima的組合循環(huán)設施。
15.如權利要求8的制造海上平臺并將其置放在其最終位置的方法，其特征在于，在第四工位安裝任何需要固定在水中的設備、結構或設施。
全文摘要
本申請公開了一種多功能海上平臺及其制造和在水中的安裝方法，用以利用自然海洋資源發(fā)電、生產淡水和食物的裝置的安裝，或者作為擬安裝在海上的任意結構的基部。其包括由一個或多個具有格狀立柱(3)的鋼筋混凝土板(1)形成的基部；位于立柱(3)內部的用于打入海床中的樁；過量密封和浮力系統(tǒng)(8)；浸沒控制系統(tǒng)，一旦平臺處于其最終位置，允許以受控速率浸沒基部；液壓系統(tǒng)，用于將平臺提升到最大預計波浪的高度之上；以及用于安裝設備的設施(5)。
文檔編號E02B17/02GK102782218SQ201080063757
公開日2012年11月14日 申請日期2010年12月10日 優(yōu)先權日2009年12月11日
發(fā)明者C·德爾·坎波·Y·魯伊斯·德·阿莫多瓦 申請人:大洋洲工程集團有限公司