[实用新型]高安全的大型水上浮式结构

说明书

技术领域

本实用新型涉及水上浮式结构物，特别涉及一种新式的不解体、不翻沉的高安全的大型水上浮式结构。

背景技术

所谓高安全的大型水上浮式结构，是指比常规的船舶和海洋平台具有更高的安全性，在以确保浮式结构自身结构以及其上人员生命安全的前提下，提供设备搭载能力更大、大量人员驻留、大量物资存放和作业空间更大为主要目的的浮式结构，如海上综合保障基地、远洋开发社区、海上旅游娱乐平台、海上工业中心等。

大型水上浮式结构开发面临的一个重大关键问题是，随着浮式结构尺度的增大，原本存在的“有条件的安全性能”变的更为复杂、更难预测，尤其在有大量人员驻留的条件下，一旦出现事故，后果更难以承受。

海上安全一般可分为以下两种类形或体系：1、海上结构物的结构安全，结构安全是指结构物的结构在各种外力作用下仍保持完整、坚固的能力，重点关注结构強度、抗疲劳、抗沉和稳性等；2、海上人命的安全，以保证人员生命安全为目的，重点关注分舱、稳性、机电设备、防火、逃救生和无线通讯等。

高安全的大型水上浮式结构需要解决的最重要的两个问题可以总结为：“水上浮式结构自身的安全性(结构强度、稳性等)以及水上浮式结构所搭载人员的安全性(人员生命安全的最低生存保障以及逃救生措施等)”。人们期望通过技术的进步和发展，能够实现大型浮式结构可信赖的安全预报。在遭遇可预见的最不利海况和发生有记录的最不利的碰撞、触礁、搁浅、货物异常移位等事故形态条件下，结构自身以及其上人员能够确保安全，提供目前的大型水上浮式结构所无法确保的高安全性。

在现有技术中，能够在海洋环境中稳定，在风暴中生存的大型水上浮式结构之一是集中排水型船舶。它采用普通的大水线面结构，其浮力由集中的空舱提供，为了抗沉，需采用分舱措施，但由于大多数空舱同时是“功能舱”所以分舱不可能太密。其主尺度设计主要考虑适用于载重和航行，对于大型船船，型宽度通常不超过50米。而海洋环境中，有可能出现的最大波高约30米，相应的最大波长约500至600米(T≈20s)，可能出现的最大波陡约1/7。以常规大型船舶为例，最大型宽约50米，型深约60米，重心高度约35米，当船舶在风浪环境中发生动力故障，会导致失去航速和艏向控制能力，此时必然会出现橫浪状态，随之产生出现巨大的横向摇摆，可能导致出现倾覆的危险。

船舶还可能发生碰撞、触礁、搁浅、货物移位等意外事故，导致船舶倾覆或沉没，往往使船舶上的人员生命安全受到威胁。例如，2012年1月13日，“歌诗达协和号”邮轮在意大利因触礁导致倾覆，造成32人死亡。2006年2月3日，埃及“阿尔·萨勒姆·博卡西奥98号”客轮在红海水域沉没，导致190人遇难，近800人失踪。2002年9月26日，塞内加尔“乔拉号”倾覆，造成超过700人死亡。

另外，现有大型水上浮式结构还有半潜式平台，又称柱稳式平台。如美国人关于海上浮动基地在中国的发明专利，公开号为CN1269759A。其只是将常用的海上石油半潜式平台结构形式大型化。由于半潜式结构的下浮体位于距水平面一定深度以下的水中，以小水线面的浮体(因小水线面浮体的垂荡固有周期大于海洋波浪的谱峰周期，互相之间不易谐振，所以，使其具有较好耐波性和姿态稳定性)立柱向上伸出与作业面联接。其作业面位于超过适应水域最大波高的高度以上，因而使平台从浮体到作业面的整个结构高度很大，庞大而笨重，建造和使用成本很高，同时，其吃水很深，湿表面比很大。不适宜于在深度较浅的水域使用。由立柱姿态稳定的原理决定其吃水和姿态对载荷的变动非常敏感，小的载荷扰动就会引起平台明显的摇摆，小的载荷变化就会引起平台明显的沉浮或倾斜。所以必须配置复杂的压载装置以及相应的控制系统(压载舱对于半潜式平台是不可或缺的，其压载舱容量远大于最大可变作业载荷)，压载装置以及相应的控制系统的完整性及正常运行与否对平台的安全性有致命的影响。这种结构在130米尺度以下的石油行业中是可行的，当用于尺度数百米的大型浮式结构时，其效能和可靠性就很难预测，该方案至今没有付诸工程化实施。半潜式平台下浮体浮出水面时的状态重心很高，高海况下稳性要求很难满足，仅适用于低海况下的移航作业。