專利名稱：遠(yuǎn)海重力式固定巨型人工島的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種巨型人工島，特別是一種遠(yuǎn)海重力式固定巨型人工島，屬于海洋
工程設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
遠(yuǎn)離大陸的海洋，廣闊而又深邃，島礁散布，多數(shù)不能居住或棲息。那里有豐富的 資源，包括海產(chǎn)品、深海礦產(chǎn)品、海底礦藏、野生植物資源等。由于遠(yuǎn)離大陸，各種資源易受 蠶食和侵占，領(lǐng)海主權(quán)也難以保衛(wèi)而受到威脅。為保護(hù)領(lǐng)海主權(quán)，應(yīng)有常駐的軍事力量在此 類區(qū)域，更應(yīng)有常住居民生活、勞作于此類地區(qū)。 遠(yuǎn)海區(qū)域島礁散布，多數(shù)島礁的露水面積狹小，隨著海潮升降，島礁時(shí)隱時(shí)現(xiàn)，無 法作為持久的棲息或生活，勞動(dòng)場(chǎng)所。為此，有必要在遠(yuǎn)海區(qū)域建設(shè)巨型固定的人工島嶼， 使之成為永不沉沒的、巨大、固定的居住地、棲息地、工作基地、考察基地和軍事基地。
已有技術(shù)中，申請(qǐng)?zhí)枮?00820135539. 8的"一種景觀人工島"實(shí)用新型專利，是一 種置于水面的浮動(dòng)島，由若干浮動(dòng)模塊通過浮動(dòng)橋和浮動(dòng)走廊相互連接組成，不能用于風(fēng) 高浪急的遠(yuǎn)海區(qū)域。申請(qǐng)?zhí)枮?1111094. 1的"樁基沉井式人工島海工結(jié)構(gòu)"發(fā)明專利，其 海工結(jié)構(gòu)由圓柱形沉井、鋼管樁、內(nèi)澆注的混凝土、島內(nèi)回填砂、海底防護(hù)帶、防浪墻、靠船 設(shè)施組成。它是一種小型海上構(gòu)建，不能制成巨型島嶼的規(guī)模。申請(qǐng)?zhí)枮?0801949. 5的 "人工島、人工島支撐及建造人工島的方法"發(fā)明專利，是按照覆蓋自然植被的火山島景色 的類型建造的，用于在其中放置油/氣生產(chǎn)和提煉設(shè)備，不具備生活、居住、考察、軍事的多 功能人工島的各種效能。申請(qǐng)?zhí)枮?2208444. 4的"鋼制框架圍堰式人工島"實(shí)用新型專利， 是一種灘海油田勘探開發(fā)配套海工設(shè)施，可作為鉆井采油井場(chǎng)使用的鋼質(zhì)框架圍堰式人工 島，包括框架圍堰、防浪壁、回填土，也不具備生活、居住、考察、軍事的多功能人工島的全部 效能。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服已有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種遠(yuǎn)海重力式固定巨型人工島，該人工 島是多功能的建筑，可供長(zhǎng)期居住、勞作和棲息。同時(shí)，也可作為海軍和空軍作戰(zhàn)部隊(duì)的多 功能基地和補(bǔ)給地。既可提供軍用和民用飛機(jī)起降場(chǎng)所，作為駐守空軍的永久性基地，又可 作為海軍基地，為艦艇的補(bǔ)給、駐守、訓(xùn)練提供方便；既可為科學(xué)考察工作提供補(bǔ)給、探測(cè)、 研究的基地，又可為保衛(wèi)國(guó)家海洋主權(quán)、保護(hù)國(guó)家海洋礦藏、保衛(wèi)國(guó)家的海上運(yùn)輸通道安 全，提供一座永不沉沒的巨型的固定的航空母艦。 本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案如下。本發(fā)明包括上層甲板、重力式平 臺(tái)單元。其中，重力式平臺(tái)單元由混凝土底座、三個(gè)穩(wěn)定立柱和上部鋼結(jié)構(gòu)組成；混凝土底 座直徑為140米由18個(gè)預(yù)制成中空結(jié)構(gòu)的混凝土圓柱體組成，中空部分可儲(chǔ)存淡水或其他 液體，每個(gè)穩(wěn)定立柱由鋼筋混凝土制成，直徑為6米，均勻安插在混凝土底座上，形成一個(gè) 邊長(zhǎng)為50米的等邊三角形，三角形中心與混凝土底座中心重合，以均勻承載上部鋼結(jié)構(gòu)支承的負(fù)載。上部鋼結(jié)構(gòu)為直徑150米的圓形多層桁架與平板焊接而成的構(gòu)建。它通過穩(wěn)定 立柱的支承，固定在混凝土底座上。本發(fā)明有34個(gè)重力式平臺(tái)單元；上層甲板為厚度10厘 米的菱形平板，其長(zhǎng)短軸分別為3千米和2千米，由A3鋼板分塊焊接制成。上層甲板分為 34個(gè)分塊，每一分塊都由在其下方的重力式平臺(tái)單元支承。每個(gè)分塊和其下方的重力式平 臺(tái)單元固接成一個(gè)人工島組元，通過焊接上層甲板分塊使34個(gè)人工島組元組成整個(gè)遠(yuǎn)海 重力式固定巨型人工島。人工島制成后，34個(gè)重力式平臺(tái)單元的排列方式為7排重力式平 臺(tái)單元2以上層甲板的菱形長(zhǎng)軸為基準(zhǔn)，等距向兩側(cè)分散布置排列，每個(gè)重力式平臺(tái)單元 一律垂直向上豎立，共同擔(dān)負(fù)支撐上層甲板的負(fù)載。10個(gè)重力式平臺(tái)單元布置在與長(zhǎng)軸吻 合的軸線上，并以此軸線為基準(zhǔn)向兩側(cè)等距離各布置三排，分別排列6個(gè)、4個(gè)和2個(gè)重力式 平臺(tái)單元。每一排重力式平臺(tái)單元中心之間的橫向距離為300米。相鄰兩排重力式平臺(tái)單 元排列的中心連線之間的距離為300米。人工島制成后，還要在上層甲板之上再鋪覆其它 鋼結(jié)構(gòu)敷設(shè)物或混凝土結(jié)構(gòu)，以增加強(qiáng)度或服務(wù)于其他用途。 上層甲板的長(zhǎng)軸，是整個(gè)人工島結(jié)構(gòu)最長(zhǎng)尺度所在。長(zhǎng)軸貫穿的鄰近區(qū)域，布置為 人工島的機(jī)場(chǎng)跑道。因此，上層甲板的菱形長(zhǎng)軸的取向，應(yīng)當(dāng)與當(dāng)?shù)爻Ｄ甑娘L(fēng)向基本吻合。 若該人工島設(shè)置在中國(guó)南海區(qū)域，考慮到常年的東北信風(fēng)的氣候條件，該人工島上層甲板 的菱形長(zhǎng)軸應(yīng)取向?yàn)檎龞|偏南30° ，以免飛機(jī)起飛和著落時(shí)經(jīng)受不必要的側(cè)向風(fēng)干擾。
本發(fā)明提供的人工島技術(shù)，適于建造在水深15-300m的海區(qū)。所采用的混凝土應(yīng) 按照水_水泥比值較低的標(biāo)準(zhǔn)選取材料?；炷潦綁A性材料，為防止腐蝕，所選用的鋼筋應(yīng) 進(jìn)行鈍化處理。 本發(fā)明提供的遠(yuǎn)海重力式固定巨型人工島，可以依托天然島礁建造；也可完全脫 離島礁、以人工樁基為支撐建造。遠(yuǎn)海重力式固定巨型人工島的施工分兩個(gè)階段，前階段在 干塢中進(jìn)行，后階段在可避風(fēng)浪的深水區(qū)進(jìn)行。施工程序是；在干塢中建造混凝土底座，至 預(yù)定高度后向干塢中灌水，把已建成的混凝土底座連同起重設(shè)備一起浮運(yùn)至可避風(fēng)浪的深 水區(qū)，并牢牢系泊，再建造穩(wěn)定立柱，直至混凝土工程全部完成后，向混凝土底座的內(nèi)部灌 水，使其整體下沉，然后將預(yù)制的上層甲板的分塊和上部鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件，用駁船運(yùn)到穩(wěn)定立柱 上，使混凝土底座排水，稍稍起浮，直至立柱恰好頂在上部鋼結(jié)構(gòu)的預(yù)定位置。最后把穩(wěn)定 立柱與上部鋼結(jié)構(gòu)牢固地連在一起，形成重力式平臺(tái)單元后，與上層甲板分塊焊接形成人 工島組元。最后，通過焊接上層甲板分塊使34個(gè)人工島組元組成整個(gè)遠(yuǎn)海重力式固定巨型 人工島。 遠(yuǎn)海重力式固定巨型人工島建設(shè)時(shí)，應(yīng)防止重力式平臺(tái)單元的失穩(wěn)或壓壞。由于 混凝土底座可儲(chǔ)存淡水或其它液體，故應(yīng)考慮由于內(nèi)外溫差所產(chǎn)生的溫度應(yīng)力。遠(yuǎn)海重力 式固定巨型人工島要有足夠的整體穩(wěn)定性?；炷恋鬃?周圍可設(shè)有插入地基的鋼制裙 板，防止混凝土底座沿海底滑動(dòng)。此外，重力式平臺(tái)單元的傾斜度，總沉降量及動(dòng)力效應(yīng)，各 個(gè)人工島組元上表面的高度和水平傾斜度，都要求不超過海洋工程規(guī)范的限值。
本發(fā)明的有益效果本發(fā)明提供的人工島技術(shù)，符合遠(yuǎn)離大陸海區(qū)建立具備生活、 居住、考察、軍事的多功能人工島的各種需求。它可以用作飛機(jī)起降和駐守的基地，也可為 軍艦的系泊和留駐提供永久的場(chǎng)所，作為軍事人員的守備地和常駐地。同時(shí)，它又是深海礦 藏的采集基地和軍用/民用器材設(shè)施的修造基地。作為人工漁港，它為漁業(yè)資源捕撈、存 藏、加工提供了經(jīng)常的場(chǎng)所。它是科學(xué)考察的常駐基地和大本營(yíng)，是永久性醫(yī)療保健救護(hù)中心，也是軍用/民用物資的永久性巨型吞吐口和存儲(chǔ)地。與傳統(tǒng)的航母相比，建設(shè)成本遠(yuǎn)為 低廉，結(jié)構(gòu)永久堅(jiān)牢，抗攻擊能力強(qiáng)，日常的維護(hù)也遠(yuǎn)為經(jīng)濟(jì)簡(jiǎn)便。不需要航空母艦所必需 的動(dòng)力推進(jìn)系統(tǒng)，避免了航空母艦特有的技術(shù)難點(diǎn)。 本發(fā)明具有重大的科學(xué)研究?jī)r(jià)值，也具有重大的產(chǎn)業(yè)應(yīng)用前景和重大的軍事國(guó)防 價(jià)值，有明顯的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。


圖1是本發(fā)明遠(yuǎn)海重力式固定巨型人工島的俯視示意圖。 圖2是本發(fā)明遠(yuǎn)海重力式固定巨型人工島的重力式平臺(tái)單元的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖中，1是上層甲板，2是重力式平臺(tái)單元，3是混凝土底座，4是穩(wěn)定立柱，5是上部
鋼結(jié)構(gòu)。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施作進(jìn)一步描述。 如圖1，圖2所示，本發(fā)明包括上層甲板1、重力式平臺(tái)單元2。其中，重力式平臺(tái) 單元2由混凝土底座3、三個(gè)穩(wěn)定立柱4和上部鋼結(jié)構(gòu)5組成；混凝土底座3直徑為140米 由18個(gè)預(yù)制成中空結(jié)構(gòu)的混凝土圓柱體組成，中空部分可儲(chǔ)存淡水或其他液體，每個(gè)穩(wěn)定 立柱4由鋼筋混凝土制成，直徑為6米，均勻安插在混凝土底座3上，形成一個(gè)邊長(zhǎng)為50米 的等邊三角形，三角形中心與混凝土底座3中心重合，以均勻承載上部鋼結(jié)構(gòu)5支承的負(fù) 載。上部鋼結(jié)構(gòu)5為直徑150米的圓形多層桁架與平板焊接而成的構(gòu)建。它通過穩(wěn)定立柱 4的支承，固定在混凝土底座3上。本發(fā)明有34個(gè)重力式平臺(tái)單元；上層甲板1為厚度10 厘米的菱形平板，其長(zhǎng)短軸分別為3千米和2千米，由A3鋼板分塊焊接制成。上層甲板1 分為34個(gè)分塊，每一分塊都由在其下方的重力式平臺(tái)單元2支承。每個(gè)分塊和其下方的重 力式平臺(tái)單元2固接成一個(gè)人工島組元，通過焊接上層甲板分塊使34個(gè)人工島組元組成整 個(gè)遠(yuǎn)海重力式固定巨型人工島。人工島制成后，34個(gè)重力式平臺(tái)單元2的排列方式為7排 重力式平臺(tái)單元2以上層甲板1的菱形長(zhǎng)軸為基準(zhǔn)，等距向兩側(cè)分散布置排列，每個(gè)重力式 平臺(tái)單元2 —律垂直向上豎立，共同擔(dān)負(fù)支撐上層甲板1的負(fù)載。10個(gè)重力式平臺(tái)單元2 布置在與長(zhǎng)軸吻合的軸線上，并以此軸線為基準(zhǔn)向兩側(cè)等距離各布置三排，分別排列6個(gè)、 4個(gè)和2個(gè)重力式平臺(tái)單元2。每一排重力式平臺(tái)單元2中心之間的橫向距離為300米。相 鄰兩排重力式平臺(tái)單元2排列的中心連線之間的距離為300米。人工島制成后，還要在上 層甲板1之上再鋪覆其它鋼結(jié)構(gòu)敷設(shè)物或混凝土結(jié)構(gòu)，以增加強(qiáng)度或服務(wù)于其他用途。
上層甲板1的長(zhǎng)軸，是整個(gè)人工島結(jié)構(gòu)最長(zhǎng)尺度所在。長(zhǎng)軸貫穿的鄰近區(qū)域，布置 為人工島的機(jī)場(chǎng)跑道。因此，上層甲板l的菱形長(zhǎng)軸的取向，應(yīng)當(dāng)與當(dāng)?shù)爻Ｄ甑娘L(fēng)向基本吻 合。若該人工島設(shè)置在中國(guó)南海區(qū)域，考慮到常年的東北信風(fēng)的氣候條件，該人工島上層甲 板1的菱形長(zhǎng)軸應(yīng)取向?yàn)檎龞|偏南30°度，以免飛機(jī)起飛和著落時(shí)經(jīng)受不必要的側(cè)向風(fēng)干 擾。 本發(fā)明提供的人工島技術(shù)，適于建造在水深15-300m的海區(qū)。所采用的混凝土應(yīng) 按照水_水泥比值較低的標(biāo)準(zhǔn)選取材料。混凝土是堿性材料，為防止腐蝕，所選用的鋼筋應(yīng) 進(jìn)行鈍化處理
本發(fā)明提供的遠(yuǎn)海重力式固定巨型人工島，可以依托天然島礁建造；也可完全脫 離島礁、以人工樁基為支撐建造。遠(yuǎn)海重力式固定巨型人工島的施工分兩個(gè)階段，前階段在 干塢中進(jìn)行，后階段在可避風(fēng)浪的深水區(qū)進(jìn)行。施工程序是；在干塢中建造混凝土底座3， 至預(yù)定高度后向干塢中灌水，把已建成的混凝土底座3連同起重設(shè)備一起浮運(yùn)至可避風(fēng)浪 的深水區(qū)，并牢牢系泊，再建造穩(wěn)定立柱4，直至混凝土工程全部完成后，向混凝土底座3的 內(nèi)部灌水，使其整體下沉，然后將預(yù)制的上層甲板1的分塊和上部鋼結(jié)構(gòu)5構(gòu)件，用駁船運(yùn) 到穩(wěn)定立柱4上，使混凝土底座3排水，稍稍起浮，直至立柱恰好頂在上部鋼結(jié)構(gòu)5的預(yù)定 位置。最后把穩(wěn)定立柱3與上部鋼結(jié)構(gòu)5牢固地連在一起，形成重力式平臺(tái)單元2后，與上 層甲板分塊焊接形成人工島組元。最后，通過焊接上層甲板分塊使34個(gè)人工島組元組成整 個(gè)遠(yuǎn)海重力式固定巨型人工島。 遠(yuǎn)海重力式固定巨型人工島建設(shè)時(shí)，應(yīng)防止重力式平臺(tái)單元2的失穩(wěn)或壓壞。由 于混凝土底座3可儲(chǔ)存淡水或其它液體，故應(yīng)考慮由于內(nèi)外溫差所產(chǎn)生的溫度應(yīng)力。遠(yuǎn)海 重力式固定巨型人工島要有足夠的整體穩(wěn)定性?；炷恋鬃?周圍可設(shè)有插入地基的鋼制 裙板，防止混凝土底座3沿海底滑動(dòng)。此外，重力式平臺(tái)單元的傾斜度，總沉降量及動(dòng)力效 應(yīng)，各個(gè)人工島組元上表面的高度和水平傾斜度，都要求不超過海洋工程規(guī)范的限值。
權(quán)利要求
一種遠(yuǎn)海重力式固定巨型人工島，包括上層甲板(1)、34個(gè)重力式平臺(tái)單元(2)。其特征是，每個(gè)重力式平臺(tái)單元(2)由混凝土底座(3)、三個(gè)穩(wěn)定立柱(4)和上部鋼結(jié)構(gòu)(5)組成；混凝土底座(3)由18個(gè)混凝土圓柱體組成，三個(gè)穩(wěn)定立柱(4)由鋼筋混凝土制成，均勻安插在混凝土底座(3)上，形成一個(gè)等邊三角形，三角形中心與混凝土底座(3)中心重合，上部鋼結(jié)構(gòu)(5)為圓形多層桁架與平板焊接構(gòu)成，通過穩(wěn)定立柱(4)，固定在混凝土底座(3)上；上層甲板(1)為鋼制菱形平板，分為34個(gè)分塊，每個(gè)分塊和其下方的重力式平臺(tái)單元(2)固接成一個(gè)人工島組元，34個(gè)上層甲板(1)的分塊互相焊接組成遠(yuǎn)海重力式固定巨型人工島，在上層甲板(1)上鋪覆鋼結(jié)構(gòu)敷設(shè)物或混凝土結(jié)構(gòu)；在混凝土底座(3)周圍設(shè)制插入地基的鋼制裙板。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的遠(yuǎn)海重力式固定巨型人工島，其特征是所述的混凝土底座 (3)直徑為140米，每個(gè)混凝土圓柱體都預(yù)制成中空結(jié)構(gòu)，內(nèi)部?jī)?chǔ)存淡水或其他液體，每個(gè) 穩(wěn)定立柱(4)的直徑為6米，三個(gè)穩(wěn)定立柱(4)形成的等邊三角形邊長(zhǎng)為50米，上部鋼結(jié) 構(gòu)(5)直徑為150米。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的遠(yuǎn)海重力式固定巨型人工島，其特征是所述的菱形上層甲板 (1)由A3鋼板分塊焊接制成，其厚度為10厘米，菱形的長(zhǎng)短軸分別為3千米和2千米。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的遠(yuǎn)海重力式固定巨型人工島，其特征是所述的34個(gè)重力式平 臺(tái)單元(2)均垂直向上豎立，其排列方式為7排重力式平臺(tái)單元(2)以上層甲板(1)的菱 形長(zhǎng)軸為基準(zhǔn)，等距向兩側(cè)分散布置排列，10個(gè)重力式平臺(tái)單元(2)布置在與長(zhǎng)軸吻合的 軸線上，并以此軸線為基準(zhǔn)向兩側(cè)等距離各布置三排，分別排列6個(gè)、4個(gè)和2個(gè)重力式平臺(tái) 單元(2)。每一排重力式平臺(tái)單元(2)中心之間的橫向距離為300米。相鄰兩排重力式平 臺(tái)單元(2)排列的中心連線之間的距離為300米。
全文摘要
遠(yuǎn)海重力式固定巨型人工島，屬于海洋工程設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明包括上層甲板和34個(gè)重力式平臺(tái)單元，每個(gè)上層甲板分塊和其下方的重力式平臺(tái)單元固接成人工島組元，34個(gè)人工島組元組成了一種多功能的遠(yuǎn)海重力式固定巨型人工島，可在上層甲板之上再鋪覆其它鋼結(jié)構(gòu)敷設(shè)物或混凝土結(jié)構(gòu)，以供長(zhǎng)期居住、勞作和棲息之用。本發(fā)明避免了航空母艦特有的技術(shù)難點(diǎn)。可在海洋上行使軍事基地、工廠設(shè)備、農(nóng)業(yè)漁港、科考站點(diǎn)、醫(yī)療設(shè)施和倉(cāng)儲(chǔ)場(chǎng)所之職責(zé)，具有重大的科學(xué)研究?jī)r(jià)值、產(chǎn)業(yè)應(yīng)用前景和軍事國(guó)防價(jià)值，有明顯的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
文檔編號(hào)E02B17/00GK101736727SQ20091031177
公開日2010年6月16日 申請(qǐng)日期2009年12月18日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月18日
發(fā)明者任龍飛, 馬捷 申請(qǐng)人:上海交通大學(xué)