本發(fā)明涉及海洋工程技術(shù)領(lǐng)域，具體的是涉及一種海上超大型浮動平臺。

背景技術(shù)：

隨著經(jīng)濟的增長和人口的增加，陸地資源和空間顯得極為有限。21世紀全面進入海洋經(jīng)濟發(fā)展時代，超過全球面積2/3以上的海洋蘊含著非常豐富的生物、石油和礦產(chǎn)資源。因此，合理利用海洋空間和開發(fā)海洋資源對人類的生存、經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展有著極為深遠的意義。

傳統(tǒng)的填海造地等方法不但花費大、工期長，而且還會破壞生態(tài)環(huán)境的平衡。在此背景下，以有效利用海上空間和開發(fā)海洋資源為目的的各種超大型浮式結(jié)構(gòu)物引起了世界的廣泛關(guān)注。但是由于超大型浮式結(jié)構(gòu)物的跨度相對于其厚度非常大，彎曲剛度相對較小，因此彈性變形成為不可忽略的因素。傳統(tǒng)的剛性假設(shè)不再適用，必須應用水彈性理論進行分析，具體參見崔維成、楊建民、吳有生、劉應中的專著：水彈性理論及其在超大型浮式結(jié)構(gòu)物上的應用。

目前國內(nèi)外研究的超大型浮式結(jié)構(gòu)物主要有幾種形式，箱型、半潛型及桁架式。其中箱型浮式結(jié)構(gòu)物構(gòu)造簡單，成本較低，維護方便，但在波浪中水動力性能較差，僅適用于免受風浪影響的淺?；蚪Ｋ颍话霛撌浇Y(jié)構(gòu)物水動力性能比較好，能在較惡劣的海洋環(huán)境中生存和作業(yè)，但其構(gòu)造比較復雜，吃水較大，造價較高。以上兩種超大型浮式結(jié)構(gòu)物的詳細介紹均可參見王志軍等的論文：超大型浮式結(jié)構(gòu)物概念設(shè)計的關(guān)鍵技術(shù)問題。此外，國內(nèi)袁曉紀在公開號為cn1657360的發(fā)明專利中提出了一種超大型桁架式海上浮動平臺，該桁架式平臺具有波浪載荷及運動響應對浪高變化不敏感，結(jié)構(gòu)輕量化等優(yōu)點，如圖1所示。

目前的超大型浮式結(jié)構(gòu)物多采用模塊化和浮體平行布置方式，它們雖然優(yōu)勢突出，但存在的缺點也限制了相關(guān)研究和設(shè)計方案的實際應用。模塊化，即使用連接件將多個較小的浮式結(jié)構(gòu)物模塊組合在一起，構(gòu)成超大型浮式結(jié)構(gòu)物。而這種模塊化的結(jié)構(gòu)卻有一個致命缺陷：即在連接部位會出現(xiàn)應力過大的問題。此外，目前存在的半潛式結(jié)構(gòu)(如美國麥克德莫公司在中國公開號為cn1269759a的專利申請“可移動的海上基地”)及桁架式結(jié)構(gòu)(如國內(nèi)袁曉紀公開號為cn1657360的專利申請“一種超大型桁架式海上浮動平臺”)的浮體或浮筒都采用平行布置形式，在平臺寬度方向上僅采用橫撐或桿架結(jié)構(gòu)等弱構(gòu)件。該形式適用于平臺長寬比較大，縱向強度顯著高于橫向強度的情況。若平臺設(shè)計成更為自由的形狀(如近似于圓形或正多邊形)，以滿足更大的上層建筑布置空間需求時，該形式由于結(jié)構(gòu)強度不均勻而難以適用。

綜上所述，超大型浮體技術(shù)亟待一種兼顧在波浪中的運動特性、結(jié)構(gòu)強度更均勻、適用海域條件較寬松、上層建筑布置空間更大，又能有效解決模塊化問題的結(jié)構(gòu)設(shè)計。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

鑒于已有技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明的目的是要提供一種海上超大型浮動平臺，它具有整體性而不需要采用模塊化，同時又具有結(jié)構(gòu)強度均勻、結(jié)構(gòu)型式穩(wěn)定、在波浪中水動力性能良好、可同時適用在淺?；蜉^深海域、上層建筑布置空間更為廣闊等優(yōu)點。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案：

一種海上超大型浮動平臺，其特征在于，包括：

被形成為一體式結(jié)構(gòu)的上殼體；

懸浮或漂浮于水中且通過多個立柱與所述上殼體相連接的浮體，所述浮體具有多個自所述平臺中心依次向外套設(shè)的環(huán)形封閉結(jié)構(gòu)；

多個彼此相互獨立且分別與所述上殼體、浮體相連接的立柱；

以及多個能夠?qū)⒏魉霏h(huán)形封閉結(jié)構(gòu)連接為整體結(jié)構(gòu)的撐桿。

作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，將所述上殼體的中心區(qū)域設(shè)置為鏤空結(jié)構(gòu)，以形成具有雙連通構(gòu)型的殼體結(jié)構(gòu)；同時，不具有鏤空結(jié)構(gòu)的完整的一體式上殼體結(jié)構(gòu)也在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。

作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，所述上殼體在水平面上的正投影所對應的最小外接矩形長寬比在1-5之間，且所述正投影的最小外接圓的直徑在100-5000米之間。

作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，所述平臺所對應的吃水高度不大于平臺在水平面上的正投影所對應的最小外接圓的直徑的1/50。

作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，各所述環(huán)形封閉結(jié)構(gòu)的外部輪廓依據(jù)所述上殼體外部輪廓設(shè)定。

作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，

各所述環(huán)形封閉結(jié)構(gòu)之間具有一定空間間隔。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果：

1、本發(fā)明的平臺由上殼體、立柱、浮體及撐桿構(gòu)成一個整體，不需要模塊化連接件，避免了模塊化結(jié)構(gòu)連接部位應力過大的問題；

2、本發(fā)明平臺具有雙連通構(gòu)型結(jié)構(gòu)，即在滿足安全性要求的前提下，其上殼體的中心區(qū)域可以是鏤空的，用以形成雙連通構(gòu)型，再配合與上殼體相連的一系列環(huán)形封閉結(jié)構(gòu)所形成的浮體使得本結(jié)構(gòu)能夠減輕平臺自重，節(jié)省成本；此外，在上層建筑和水下環(huán)形封閉浮體的遮蔽下，可以形成良好的避風浪中心港；

3、本發(fā)明平臺的浮體為一系列環(huán)形封閉結(jié)構(gòu)所形成的浮體，該結(jié)構(gòu)使平臺的結(jié)構(gòu)強度更均勻、結(jié)構(gòu)形式更穩(wěn)定；并且使平臺的形狀更自由，可滿足更大的上層建筑布置空間需求；

4、本發(fā)明平臺的浮體懸浮或漂浮于水中且通過多個立柱與上殼體相連接，具有半潛式結(jié)構(gòu)在波浪中水動力性能良好的優(yōu)點；此外，由于浮體的分布空間大、數(shù)量多特征，使其仍能夠提供足夠的浮力使平臺的吃水較小，從而可以布置在淺海及較深海域。

附圖說明

圖1是現(xiàn)有技術(shù)中桁架式海上浮動平臺所對應的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明所述平臺對某一實施例對應的簡略結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是將圖2所述平臺倒立后對應的簡略結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是將圖2所述平臺是將上殼體隱藏后對應的簡略結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是圖2所述平臺的俯視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6是圖2所述平臺的仰視結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：1、上殼體，2、立柱，3、浮體，4、撐桿。

具體實施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

如圖2-圖6所示，本發(fā)明所述海上超大型浮動平臺，該平臺為有別于常規(guī)平臺結(jié)構(gòu)即其不包含模塊化連接構(gòu)件，本身就是一個整體結(jié)構(gòu)，其由相互連接的上殼體1、浮體2、立柱3及撐桿4組成，以避免因采用模塊化結(jié)構(gòu)連接部位造成應力過大的問題，具體的，所述平臺包括：

(1)被形成為一體式結(jié)構(gòu)的上殼體1，其作為平臺上部結(jié)構(gòu)，用以承載上層建筑，其被設(shè)置為不可分割的一體式結(jié)構(gòu)，其可以是帶有鏤空結(jié)構(gòu)的，也可以是完整的結(jié)構(gòu)即不帶鏤空結(jié)構(gòu)；作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，所述平臺也就是上殼體在水平面上的正投影所對應的最小外接矩形長寬比在1-5之間，且所述正投影的最小外接圓的直徑在100-5000米之間。作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，所述平臺所對應的吃水高度不大于上殼體在水平面上的正投影所對應的最小外接圓的直徑的1/50。作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，所述正投影可以是三角形、矩形、多邊形、圓形、橢圓形或者由以上形狀衍生出的不規(guī)則形狀；作為本發(fā)明更進一步的優(yōu)選方案，如圖2、圖5和圖6所示，若其設(shè)計用途為海上旅游平臺，該平臺在水平面上的正投影是由正五邊形衍生出的不規(guī)則形狀，像一枚海星漂浮在海面上，寓意“海洋之星”，具有觀賞性和旅游價值且其在水平面上正投影的最小外界矩形長寬比為1、最小外接圓直徑為1000米，這樣的設(shè)計就有足夠的空間布置各類海上配套設(shè)備和娛樂設(shè)施，打造集住宿、餐飲、休閑娛樂為一體的旅游平臺，由于平臺應用于海域水深較淺處，如在10-40米之間，則平臺設(shè)計吃水為6米，設(shè)計排水量50萬噸。作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，如圖2和圖5所示，在滿足安全性要求的前提下，將所述一體式的上殼體的中心區(qū)域設(shè)置為鏤空結(jié)構(gòu)，以形成具有雙連通構(gòu)型的殼體結(jié)構(gòu)。其中，“雙連通”結(jié)構(gòu)相對于“單連通”的結(jié)構(gòu)，兩者具體均為拓撲結(jié)構(gòu)的概念，具體概念參見m.a.armstrong的《基礎(chǔ)拓撲學》，目前存在的超大型浮式結(jié)構(gòu)物設(shè)計構(gòu)型以“單連通”為主；本發(fā)明中的“雙連通”構(gòu)型優(yōu)選采用環(huán)形結(jié)構(gòu)，即平臺上殼體中心區(qū)域可以是鏤空的，用以形成雙連通構(gòu)型，再配合與上殼體相連的一系列環(huán)形封閉結(jié)構(gòu)所形成的浮體，其有別于目前存在的“單連通”構(gòu)型為主的超大型浮式結(jié)構(gòu)物設(shè)計。該結(jié)構(gòu)可以減輕平臺重量，節(jié)省成本。此外，在上層建筑和水下環(huán)形封閉浮體的遮蔽下，其可以形成良好的避風浪中心港，可供游客進行潛水、游泳等室外娛樂活動。

(2)懸浮或漂浮于水中且通過多個立柱與所述上殼體相連接的浮體2，所述浮體具有多個自所述平臺中心依次向外套設(shè)的環(huán)形封閉結(jié)構(gòu)且各環(huán)形封閉結(jié)構(gòu)在水平面正投影的外接圓直徑由所述平臺的中心向外逐漸增大，該結(jié)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)強度均勻、結(jié)構(gòu)形式穩(wěn)定的優(yōu)點；作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，各所述環(huán)形封閉結(jié)構(gòu)所構(gòu)成的浮體外部輪廓依據(jù)所述上殼體外部輪廓設(shè)定，如若上殼體外部輪廓為三角形、矩形、多邊形、圓形、橢圓形等形狀中的任意一種，則各所述環(huán)形封閉結(jié)構(gòu)所構(gòu)成的浮體外部輪廓對應設(shè)置為三角形、矩形、多邊形、圓形、橢圓形或者近似于三角形、矩形、多邊形、圓形、橢圓形。作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，在滿足安全性要求的前提下，各所述浮體之間應保持一定間距即各所述環(huán)形封閉結(jié)構(gòu)之間具有一定空間間隔，其尺寸及數(shù)量根據(jù)所述平臺設(shè)計排水量及吃水確定。作為本發(fā)明更進一步的優(yōu)選方案，所述浮體的外部輪廓為正五邊形；例如若上殼體外部輪廓為矩形則各環(huán)形封閉結(jié)構(gòu)所構(gòu)成的浮體3的截面形狀為矩形，其寬15米，高5米。所述浮體之所以采用這種分布空間大、數(shù)量多的空間結(jié)構(gòu)，是因為這種結(jié)構(gòu)能夠帶來下述兩點有益效果：其一為可以提供足夠的浮力且使得平臺吃水較小，適用于水深較淺的海域；其二為平臺設(shè)計吃水線處在面積較小的立柱3上，使得平臺在波浪中的水動力性能較好。

(3)多個彼此相互獨立且分別與所述上殼體1、浮體2相連接的立柱3；作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，各所述立柱的橫截面形狀可以是矩形、多邊形、圓形、橢圓形等形狀中的任意一種。例如，如圖3和圖4所示，立柱2的截面形狀是圓形。

(4)多個能夠?qū)⒏魉霏h(huán)形封閉結(jié)構(gòu)連接為整體結(jié)構(gòu)的撐桿4。作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，各所述撐桿可置于各所述浮體或各所述浮體對應的立柱之間，將各相應的各所述環(huán)形封閉結(jié)構(gòu)連接為整體結(jié)構(gòu)。作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，各所述撐桿的截面形狀可以是矩形、多邊形、圓形、橢圓形等形狀中的任意一種。例如如圖3和圖4所示，撐桿4的截面形狀為矩形，由若干個撐桿4將各環(huán)形封閉結(jié)構(gòu)連接成一個整體，這樣增加了結(jié)構(gòu)強度，保證了平臺的整體性。

綜上所述，相比于目前存在的幾種超大型浮體設(shè)計方案，所述平臺可以是雙連通構(gòu)型，其形狀更加自由且不需要模塊化，結(jié)構(gòu)強度更均勻、結(jié)構(gòu)形式更穩(wěn)定，可提供更大的上層建筑面積。所述平臺可應用于大型或超大型海洋結(jié)構(gòu)物，如海上旅游浮島、海上資源開發(fā)基地、海上電站、海上中轉(zhuǎn)基地、海上倉庫及海上軍事基地等。

以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實施方式，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案及其發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變，都應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。