本發(fā)明涉及海洋工程技術(shù)領(lǐng)域，具體的是涉及一種超大型多浮體半潛式浮動(dòng)平臺(tái)。

背景技術(shù)：

隨著經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng)和人口的增加，陸地資源和空間顯得極為有限。同時(shí)21世紀(jì)全面進(jìn)入海洋經(jīng)濟(jì)發(fā)展時(shí)代，超過(guò)全球面積2/3以上的海洋蘊(yùn)含著非常豐富的生物、石油和礦產(chǎn)資源等，在海上建造浮動(dòng)平臺(tái)對(duì)促進(jìn)我國(guó)海洋資源的開(kāi)發(fā)、海上空間的合理有效利用以及經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展有著極為深遠(yuǎn)的戰(zhàn)略意義。

傳統(tǒng)的填海造地以及排水圍墾等方法不但花費(fèi)大、工期長(zhǎng)，而且還會(huì)破壞生態(tài)環(huán)境的平衡。于是近年來(lái)，以有效利用海上空間和開(kāi)發(fā)海洋資源為目的的各種超大型浮體結(jié)構(gòu)引起了世界的廣泛關(guān)注。常見(jiàn)的超大型浮體有下列幾種形式，有箱型(浮舟橋型)(Pontoon type)、半潛水柱腳型(Semi-Submersible Column Footing Type)及半潛水低船體型(Semi-Submersible Lower Hull Type)。其中箱型浮體構(gòu)造簡(jiǎn)單，維護(hù)方便，適宜用在淺海或近海水域，水動(dòng)力性能較差；半潛式浮體的構(gòu)造比較復(fù)雜，吃水較大，但其水動(dòng)力性能比較好，適宜用在較惡劣的海洋環(huán)境中。此外，目前實(shí)際應(yīng)用以及主要研究的多為模塊化超大浮體，即使用連接件將多個(gè)較小的浮體模塊組合在一起，構(gòu)成超大浮體。此類(lèi)浮體的一個(gè)致命缺陷是在連接部位出現(xiàn)應(yīng)力過(guò)大的問(wèn)題。由此可見(jiàn)，超大浮體技術(shù)探索方向需要設(shè)計(jì)一種跨度超大型化、體積及自重小、波浪作用力小、在風(fēng)浪中安全，同時(shí)結(jié)合箱式和半潛式的優(yōu)點(diǎn)，又能有效解決連接部位應(yīng)力過(guò)大問(wèn)題的結(jié)構(gòu)形式。

技術(shù)實(shí)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超大型多浮體半潛式浮動(dòng)平臺(tái)，其結(jié)合箱式和半潛式的優(yōu)點(diǎn)，在有效解決連接部位應(yīng)力過(guò)大問(wèn)題的同時(shí)具有跨度超大型化、體積及自重小、波浪作用力小、在風(fēng)浪中安全等優(yōu)點(diǎn)。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案：

一種超大型多浮體半潛式浮動(dòng)平臺(tái)，其特征在于，包括：

位于水面以上的一體式的上殼體；

以所述上殼體為基體，被構(gòu)造于所述上殼體上的上層建筑；

多個(gè)部分本體懸浮或者懸浮于水中且通過(guò)多個(gè)立柱與所述上殼體相連接的下浮體，且各所述下浮體沿著平臺(tái)的寬度方向平行排布；

多個(gè)分別與所述上殼體、下浮體相連接且彼此相互獨(dú)立的立柱；

以及若干被設(shè)置于部分或者全部下浮體各自所對(duì)應(yīng)的立柱之間的撐桿；以通過(guò)各所述撐桿將各相應(yīng)的立柱沿著平臺(tái)的寬度方向連接為整體結(jié)構(gòu)。

進(jìn)一步，作為本發(fā)明的優(yōu)選方案

所述平臺(tái)的跨度優(yōu)選位于600m～5000m之間，且其浮在水中的吃水高度不大于所述跨度的1/50。

進(jìn)一步，作為本發(fā)明的優(yōu)選方案

所述上殼體的橫截面形狀優(yōu)選采用多邊形。

進(jìn)一步，作為本發(fā)明的優(yōu)選方案

所述下浮體的橫截面形狀優(yōu)選采用多邊形或橢圓形。

進(jìn)一步，作為本發(fā)明的優(yōu)選方案

各所述下浮體尺寸規(guī)格：其長(zhǎng)度為平臺(tái)的跨度，其寬度為平臺(tái)的寬度的1/20—1/2，其高度為平臺(tái)空載時(shí)吃水高度的2倍至平臺(tái)滿(mǎn)載時(shí)的吃水高度。

進(jìn)一步，作為本發(fā)明的優(yōu)選方案

全部下浮體的總體積為平臺(tái)空載時(shí)排水體積的2倍至平臺(tái)的滿(mǎn)載排水體積的體積值。

進(jìn)一步，作為本發(fā)明的優(yōu)選方案

各所述立柱采用同一尺寸規(guī)格，且設(shè)置于同一下浮體上的相鄰兩立柱的間隔距離為其最大直徑至其最大直徑的10倍之間的距離。

進(jìn)一步，作為本發(fā)明的優(yōu)選方案

各所述立柱的最大直徑均為所述下浮體寬度的50％—100％。

進(jìn)一步，作為本發(fā)明的優(yōu)選方案

所述立柱由直徑從上至下逐漸遞減的圓臺(tái)結(jié)構(gòu)以及以所述圓臺(tái)結(jié)構(gòu)下端最小直徑為直徑的圓柱結(jié)構(gòu)構(gòu)成。

進(jìn)一步，作為本發(fā)明的優(yōu)選方案

每一所述立柱與下浮體的連接處均設(shè)有通過(guò)肘板輔助連接的圓形墊板。

進(jìn)一步，作為本發(fā)明的優(yōu)選方案

所述撐桿下表面的位置不低于所述肘板的上邊緣。

進(jìn)一步，作為本發(fā)明的優(yōu)選方案

所述上層建筑的主甲板至少具有平臺(tái)的跨度3/4的長(zhǎng)度且其高度沿平臺(tái)跨度方向逐漸變化。

進(jìn)一步，作為本發(fā)明的優(yōu)選方案

所述上層建筑的高度變化趨勢(shì)為階梯狀分布的變化趨勢(shì)。

進(jìn)一步，作為本發(fā)明的優(yōu)選方案

所述上層建筑的高度變化處進(jìn)行結(jié)構(gòu)加強(qiáng)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果：

本發(fā)明結(jié)合了箱式和半潛式的優(yōu)點(diǎn)，如其通過(guò)采用平臺(tái)的整體結(jié)構(gòu)有效解決了連接部位應(yīng)力過(guò)大問(wèn)題；如通過(guò)沿著寬度方向平行排布的多個(gè)下浮體結(jié)構(gòu)并對(duì)其體積、結(jié)構(gòu)進(jìn)行限定，使其在滿(mǎn)載時(shí)，具有半潛式超大浮體的良好水動(dòng)力性能且由于下浮體的分布空間的長(zhǎng)度和寬度大、數(shù)量多特征，使其仍能夠提供足夠的浮力使平臺(tái)的吃水較小，從而可以布置在水深較小的近岸海灣或海域，使其具有了箱式超大浮體淺吃水的優(yōu)點(diǎn)；另其還具有通過(guò)上下兩部分設(shè)計(jì)的立柱結(jié)構(gòu)形式有效減緩浮冰對(duì)立柱的沖擊作用和波浪對(duì)上殼體下表面的垂直砰擊作用，提高了平臺(tái)壽命及實(shí)用性；以及通過(guò)上層建筑的主甲板在縱向上連續(xù)，且其高度變化處結(jié)構(gòu)緩慢變化并加強(qiáng)的設(shè)計(jì)，避免了出現(xiàn)嚴(yán)重的應(yīng)力集中問(wèn)題等優(yōu)點(diǎn)。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明所述平臺(tái)主體部分示意圖；

圖2是本發(fā)明所述平臺(tái)的側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明所述平臺(tái)的前視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本發(fā)明所述平臺(tái)的局部結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：1、上殼體，2、下浮體，3、立柱，4、撐桿，5、上層建筑，6、上層建筑的高度變化處，7、肘板，8、圓形墊板，9、平臺(tái)冬季吃水線。

具體實(shí)施方式

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

如圖1～圖3所示，本發(fā)明所述的超大型多浮體半潛式浮動(dòng)平臺(tái)，其包括：

(1)位于水面以上的一體式的上殼體1，其作為平臺(tái)上部結(jié)構(gòu)；進(jìn)一步，作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，所述上殼體為一體式整體結(jié)構(gòu)，其橫截面形狀優(yōu)選采用多邊形，如圖1～圖3，所述上殼體1的截面形狀為矩形；進(jìn)一步，作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，所述平臺(tái)具有跨度非常大的整體結(jié)構(gòu)，其跨度優(yōu)選位于600m～5000m之間，且其浮在水中的吃水高度相對(duì)于平臺(tái)跨度非常小，即不大于所述跨度的1/50，如跨度為1000m，若按渤海海域200年一遇極限波浪工況計(jì)算，其跨度可達(dá)5～6個(gè)波長(zhǎng)；因此該平臺(tái)不容易像普通船舶那樣在波浪作用下傾覆；同時(shí)，所述平臺(tái)的整體結(jié)構(gòu)也解決了模塊化形式連接部位應(yīng)力過(guò)大的問(wèn)題。進(jìn)一步，作為本發(fā)明的優(yōu)選方案所述上殼體1長(zhǎng)度等于平臺(tái)跨度1000m，寬度等于平臺(tái)寬度100m，高度相對(duì)于平臺(tái)跨度非常小，應(yīng)不小于平臺(tái)跨度的1/1000且不大于平臺(tái)跨度的1/100；如高度為2m。

(2)以所述上殼體1為基體，被構(gòu)造于所述上殼體主甲板上的上層建筑5；進(jìn)一步，作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，所述上層建筑的主甲板應(yīng)有相當(dāng)?shù)拈L(zhǎng)度，即其至少具有平臺(tái)的跨度3/4的長(zhǎng)度，如若上殼體長(zhǎng)度為1000m，則上層建筑的總體長(zhǎng)度為900m，同時(shí)上層建筑的高度沿著平臺(tái)的跨度方向逐漸連續(xù)變化，以實(shí)現(xiàn)在強(qiáng)度校核時(shí)可以計(jì)入剖面模數(shù)，保證平臺(tái)的總縱強(qiáng)度。進(jìn)一步，作為本發(fā)明的優(yōu)選方案所述上層建筑的高度變化趨勢(shì)為階梯狀分布的變化趨勢(shì)；使得所述上層建筑5的高度按平臺(tái)的布置需求、彎矩分布、強(qiáng)度要求等階梯狀分布且高度變化處6結(jié)構(gòu)緩慢變化并加強(qiáng)，則是為例避免出現(xiàn)嚴(yán)重的應(yīng)力集中問(wèn)題，以保證平臺(tái)的局部強(qiáng)度滿(mǎn)足要求。

(3)多個(gè)部分本體懸浮或者漂浮于水中且通過(guò)多個(gè)立柱3與所述上殼體相連接的下浮體2，各所述下浮體2沿著平臺(tái)的寬度方向平行排布；進(jìn)一步，作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，所述下浮體作為與海水接觸平臺(tái)下部結(jié)構(gòu)，所述下浮體的橫截面形狀優(yōu)選采用多邊形(矩形)或橢圓形(圓形)；且其上所對(duì)應(yīng)的每一下浮體立柱的橫向之間使用撐桿連接；進(jìn)一步，作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，所述下浮體的數(shù)目不小于2個(gè)，所述下浮體在水平面內(nèi)沿平臺(tái)寬度方向平行布置，分布空間的長(zhǎng)度近似等于平臺(tái)跨度，寬度近似等于平臺(tái)寬度；進(jìn)一步，作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，各所述下浮體尺寸規(guī)格為其長(zhǎng)度為平臺(tái)的跨度，其寬度不小于平臺(tái)寬度的1/20且不大于平臺(tái)寬度的1/2，其高度不小于平臺(tái)空載時(shí)吃水高度的2倍且不大于平臺(tái)滿(mǎn)載時(shí)的吃水高度。進(jìn)一步，作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，全部下浮體的總體積不大于平臺(tái)的滿(mǎn)載排水體積，不小于平臺(tái)空載時(shí)排水體積的2倍；進(jìn)一步，作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，如圖2、圖3和表1，優(yōu)選所述下浮體2有6個(gè)，分別在水平方向的平面內(nèi)沿平臺(tái)寬度方向平行布置；所述下浮體2分布空間的長(zhǎng)度為1000m，分布空間的寬度為100m；且所述下浮體2的橫截面為矩形，長(zhǎng)1000m，寬10m，高5m，所述下浮體2的總體積為300000m³。則以上特征有以下技術(shù)意義：所述下浮體2總體積較小，且分散在多個(gè)小體積的下浮體2上，可減小波浪載荷對(duì)下浮體2的作用；通過(guò)限定下浮體2的總體積，使得平臺(tái)在空載時(shí)有足夠的吃水，滿(mǎn)足穩(wěn)性要求；當(dāng)平臺(tái)滿(mǎn)載時(shí)，保證其吃水線高于下浮體，處在水線面面積較小的立柱上，使平臺(tái)具有了半潛式超大浮體的良好水動(dòng)力性能；另外，由于下浮體2的分布空間的長(zhǎng)度和寬度大、數(shù)量多，仍能夠提供足夠的浮力使平臺(tái)的吃水較小，從而可以布置在水深較小的近岸海灣或海域，具有了箱式超大浮體淺吃水的優(yōu)點(diǎn)。

表1

(4)多個(gè)分別與所述上殼體1、下浮體2相連接且彼此相互獨(dú)立的立柱3；進(jìn)一步，作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，各所述立柱采用同一尺寸規(guī)格，且所述立柱的數(shù)目非常多即設(shè)置于同一下浮體上的相鄰兩立柱的間隔距離為等于其最大直徑至其最大直徑的10倍之間的距離。進(jìn)一步，作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，各所述立柱的截面為橢圓形、多邊形或其他類(lèi)似形狀，其最大直徑不小于所述下浮體寬度的1/2，不大于所述下浮體的寬度；進(jìn)一步，作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，如圖3～圖4，所述立柱3由兩部分組成，上面的部分為直徑從上至下逐漸遞減的圓臺(tái)結(jié)構(gòu)，下面的部分為其直徑與上面部分圓臺(tái)結(jié)構(gòu)的下底直徑相等的圓柱結(jié)構(gòu)，等于下浮體寬度的3/5，上下兩部分連接的位置應(yīng)在平臺(tái)的冬季吃水線9處。這種結(jié)構(gòu)形式可以減緩浮冰對(duì)立柱的沖擊作用和波浪對(duì)上殼體下表面的垂直砰擊作用。進(jìn)一步，作為本發(fā)明的優(yōu)選方案使得每一所述立柱3與下浮體2的連接處均設(shè)有通過(guò)肘板7輔助連接的圓形墊板8。

(5)以及若干被設(shè)置于部分或者全部下浮體各自所對(duì)應(yīng)的立柱3之間的撐桿4；以通過(guò)各所述撐桿4將各相應(yīng)的立柱沿著平臺(tái)的寬度方向連接為整體結(jié)構(gòu)。進(jìn)一步，作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，各所述撐桿布置在平臺(tái)寬度方向各立柱之間，將各立柱連成一個(gè)整體結(jié)構(gòu)，所述撐桿的橫截面為橢圓形、多邊形或類(lèi)似形狀另外，并不需要在平臺(tái)寬度方向所有列(即下浮體上)的立柱之間都設(shè)置撐桿，但如果設(shè)置，就必須在橫向整列立柱之間都設(shè)置撐桿；進(jìn)一步，作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，所述撐桿下表面的位置不低于所述肘板的上邊緣。進(jìn)一步，作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，所述撐桿4的橫截面為矩形，布置在平臺(tái)寬度方向的立柱3之間，將立柱3連成一個(gè)整體結(jié)構(gòu)；且所述撐桿4下表面的位置在立柱3底部肘板7的上邊緣以上，這樣的結(jié)構(gòu)和布置形式可以起到一定的壓浪作用。每隔3列立柱設(shè)置1列撐桿，將立柱連成一個(gè)整體，以保證平臺(tái)的橫向強(qiáng)度。

以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)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(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。