专利名称：浮动结构的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种浮动结构，具体地，本发明涉及用于维护平台的浮动结构，所述平台支撑飞机跑道、桥梁或其它漂浮在水体上的结构。
背景技术：
当需要临时或永久地、靠近陆地或在一个巨大水体上设置一个结构时，例如可用土地的短缺等约束导致了浮动平台等设备的发展，它们能在水体上支撑一个结构。例如，在美国专利5906171中披露的浮动跑道提供了用于飞机着陆或起飞的漂浮表面，与航空母舰上的表面类似。例如，在美国专利5398635中披露的浮动机场，它能进一步包括通过补偿盛行风和水流对浮动机场位置的干扰来控制浮动机场位置的装置。例如，在美国专利5799603中披露的复杂结构，它也被研制出来以在海洋条件下提供稳定性，根据US5799603专利的披露，由冲击的波浪引起的能量部分被一个浮动承载组件吸收，该组件包括万向节和吸收震动的液压缸。
相似地，浮动桥梁和道路已经被研制出来用于一些场所中，例如，传统桥梁建筑和/或维护具有不希望的高成本或很困难的场所，或需要相对短的桥梁跨度的场所。通过采用如美国专利4561376中描述的折叠式骨架，或通过提供一个如美国专利4621385中描述的水陆两用车，该水陆两用车能装备骨架并能起一个桥梁的作用或起桥梁的部分作用，将这种浮动桥梁运输到一个地点的能力已经简化了。尽管是可移动的，但上述结构显然有点复杂。
应该了解，在任何靠近水体的地理区域中，陆地不足或不可扩展，可能会希望使用浮动平台是。用于生产、发电、房屋或其它经济用途的辅助性永久设施或临时设施的开发可能是所希望的，但鉴于土地使用政策或公众反对而不实际。在国际环境中，为了军事和/或救济工作，可能需要一些设施，例如飞机场和房屋设施，它们因为政治和安全的关系而不能位于陆地上。
保持着对支撑浮动平台的浮动结构的需要，浮动平台适合用作飞机起落跑道、机场、道路、桥梁和近海设施。还保持着对这种浮动结构的需要，它们不会受到一些由波浪或水流的影响以致引起不能实现它们预期目的的运动，本发明针对这些和其它目标。
发明内容
本发明的一个方面是一种浮动结构，其包括至少一个甲板；一个或更多连接到所述甲板并支撑甲板的漂浮装置；减小水体中的水流对所述漂浮装置的影响的装置；和限制所述浮动结构平移运动的系泊装置。在一些实施方式中，减小水流影响的装置包括用来控制结构在水体中的漂浮的压舱装置；和限制浮动结构平移运动的系泊装置。
本发明的又一个方面是一种浮动结构，其包括至少一个具有上表面和下表面的甲板；一个或更多具有内腔室的浮筒，其连接到所述甲板并支撑甲板；和盆状件。浮筒腔具有足够的体积以使甲板、浮筒和其负载漂浮，盆状件包含环绕浮筒的盆状件水，并具有敞开的顶部，浮筒漂浮在盆状件水中，盆状件具有足够尺寸的腔以使盆状件漂浮在水体中。优选地，盆状件具有一个足够高的壁以将盆状件水与水体隔离。
在一些实施方式中，甲板具有至少两个端部，每个端部都连接到一个基本上固定的结构，从而形成桥梁。优选地，每个端部都接触所述基本上固定的结构，以使得车辆可以从甲板驾驶到所述基本上固定的结构。
盆状件可以具有多个壁，或单一的基本上成圆柱形的壁。在一些实施方式中，盆状件壁中具有一个或更多的门，所述的门允许形成浮筒和/或盆状件水进入或退出盆状件的通道。
本发明的另一个方面是一种提供浮桥的方法，该方法包括提供一个或更多漂浮的盆状件，盆状件中具有盆状件水；提供一个或更多漂浮在盆状件中的浮筒；在浮筒上提供具有上表面和至少两个端部的甲板；和将所述至少两个端部的每一端连接到基本上固定的结构，从而在所述固定的结构之间形成桥梁。在一些实施方式中，甲板可相对于浮筒移动，浮动结构可以包括多个盆状件，盆状件可以包含压舱物。
发明的又一个方面是一种提供浮动跑道的方法，该方法包括提供一个或更多漂浮的盆状件，盆状件中具有盆状件水；提供一个或更多漂浮在盆状件中的浮筒；和在浮筒上提供用来支撑所述跑道的甲板。甲板可相对于浮筒移动。
在一些实施方式中，一个或更多的盆状件壁连接到一个系泊缆，系泊缆可移除地连接到一个固定结构，例如码头。
考虑到下面的描述和所附的权利要求，发明的这些和其它方面对一个本领域技术人员将是显而易见的。
图1是一个根据本发明浮动结构的实施方式的简化的局部立体图；图2是图1的浮动结构的分解的局部立体图，部分被剖开；图3是图1的结构的局部剖视图；图4是根据本发明另一方案的浮动结构的一部分的侧剖视图；图5是图4的浮动结构的横截面图。
具体实施例方式
本发明提供浮动结构，在此也称为“浮动平台”，其用途在于，例如可用于机场、桥梁、堤道、生产设施、发电设施、休养和娱乐设施、住宅结构、废料处理设施和其它设施。与例如驳船和轮船的传统浮动结构相比，浮动平台特别适合包括机场跑道的机场和飞机起落跑道，因为平台的结构减小了例如盛行风、水流和水体中的潮汐等情况所引起的运动程度。对于大陆块之间的桥梁或者固定或浮动人造结构之间的桥梁，浮动平台也是特别有用的。
如在此所述的浮动结构包括至少一个甲板；一个或更多连接到甲板并支撑甲板的漂浮装置；和一个或更多减小水体中的水流对漂浮装置影响的装置。浮动结构还可以包括一个系泊装置，用来限制结构的平移运动。优选地，漂浮装置包括一个或更多浮筒，减小水流影响的装置可以是漂浮的封闭盆状件。
现在参考附图描述浮动结构，附图表示发明的优选实施方式。在图1中示出了浮动结构1的简化的局部立体图，图2是浮动结构1的简化的分解局部立体图，部分被剖开。浮动结构1一般包括漂浮的盆状件10，浮筒17，和甲板11。甲板11是大致刚性的主体，具有大致平坦的水平上表面和刚性的下表面，上表面包括跑道12。优选地，甲板11的下表面由腹部纵向肋或梁13的下表面确定。虽然腹部纵向梁13在图2中表示为与跑道12分离，但分离仅仅是为了易于理解，实际上，跑道12和腹部纵向梁13优选地结合到甲板11中。具体参考图3，优选地，用来防止腹部纵向梁13旋转，斜缆或斜杆14，每个腹部纵向梁13至少在每端连接到相邻的腹部纵向梁13上，可选地，沿着其长度相隔一定距离连接到相邻的腹部纵向梁13。浮筒17是空心体，其具有用于支撑负载的上表面。优选地，浮筒17具有结合到它们的上表面中的背部纵向梁18，以提供承载表面和将负载传递到竖立的承载壁，浮筒17还可以具有内部承载垂直梁、壁或相似结构。通过重力结合在一起，在浮筒17和甲板11之间设有横向梁16，其安装在浮筒的纵向背梁18的顶上，其上安放着甲板的纵向腹部梁。甲板11的负载传递到横向梁16，横向梁16又将负载传递到浮筒17。例如，优选地，腹部纵向梁13非刚性地连接到横向梁16；相反，腹部纵向梁13和横向梁16相对于彼此自由地水平移动，移动范围受到止动件27的限制。止动件28的尺寸和位置可以选择成如所希望的那样限制梁的相对移动。相似地，横向梁16优选地非刚性连接到背部纵向梁18，但可在由另外的止动件27限制的范围内，相对于背部纵向梁18移动。按照另一方案，腹部纵向梁13和横向梁16可以刚性地连接在一起，相似地，横向梁16可以刚性地连接到背部纵向梁18，以使得甲板11刚性地连接到浮筒17。然而优选地，甲板11可相对于每个浮筒17移动。在甲板11可移动的实施方式中，止动件27能如所希望的那样定位，对甲板11在浮筒17上的相对移动提供一个限制。甲板11可以支承在多个浮筒17上，优选地，单个浮筒17彼此非刚性地固定，而是可以相对于彼此移动。单个浮筒17可以相对于甲板11移动，同时还支撑甲板11。该移动自由度减小了应力，否则应力将通过浮筒17的移动置于甲板11上。浮筒17包括一个密封或基本上密封的流体腔28，流体的密度小于浮筒漂浮于其中的流体的密度，通常，用空气填充流体腔28。通过工程师考虑浮筒17的质量、浮筒17负担的甲板11的负载，可以容易地选择足以使浮筒17漂浮的流体腔28的尺寸。如所示的，压舱物19可以包含在流体腔28中。按照另一方案，浮筒17可以包括例如压载舱(未示出)的设备，其允许浮筒17的浸没程度得到调节。构造浮筒17的材料不是关键性的，它可以是任何材料，只要其能维持流体腔28的完整性和支撑由浮筒负担的甲板11的部分重量，浮筒可以由例如钢筋混凝土、塑料、复合材料、钢或其它金属构成。浮筒17连接到系绳61上，系绳61又连接到盆状件10的壁62，系绳61限制浮筒17在盆状件10中的运动。应该理解，可以采用其它结构来限制浮筒17的运动，例如在壁62上和/或在浮筒17侧面上的球囊、填料或类似结构。
盆状件10基本上为一个具有敞开顶部的容器形式，用来减小水体23中的水流对浮筒17的影响，漂浮装置和甲板可以放置到水体23中。盆状件10具有一个基本上平坦的和正方形的基部以及四个基本上平坦的和竖立的侧壁，虽然基部和壁的其它构形也是可能的。盆状件10可以包含两个或更多彼此分开的有墙壁的腔室24，如图2中所示。盆状件10可以具有双层壁，与轮船的双层船壳类似。盆状件10包括一个腔29，腔29是封闭的并具有足够的尺寸，当腔29填充以空气或其它选定的流体时，该尺寸使得盆状件10在以水(或其它流体)填充时漂浮在水体中，其中填充的水支承漂浮于其上的浮筒。腔29可以部分填充以压舱物24，腔中压舱物的体积能进行调节以控制盆状件的垂直位置。按照另一方案，盆状件10可以包含压载舱或其它结构以调节盆状件10的漂浮。通过连接到系泊缆21，盆状件10的移动受到限制，系泊缆21可以连接到任何固定物体，只要其质量在盆状件10被水流推动时大体上足够保持静止，上述固定物体可以是码头、搁浅桩、混凝土块或其它驱动到水体底部中的系泊物。系泊缆21可以是缆索或金属丝，塑料，或其它材料，金属或合成物的链子，或其它高强度柔性构件和材料。系泊缆21在盆状件10的端部可以环绕从动绕线轴，以如所希望的那样提供长度调节。在所示实施方式中，盆状件10中的水位高于周围水体23中的水位，虽然一个本领域技术人员应该理解，其它变化是可能的，其中盆状件水位可以低于或等于周围水体中的水位。可以在壁20中提供若干门，用于浮筒17进入盆状件10的通道。
在图4中示出了浮动结构50的实施方式的侧剖视图，其包括一个道路。浮动结构包括盆状件30、浮筒31和甲板32，甲板32是具有一个水平的、平坦的上表面的刚性体，其上具有路面38和两个端部部分43、44，路面38可以铺以或覆盖任何合适的材料，例如沥青、砂砾、混凝土等等。浮动结构位于具有河床40的水体中，河床中掩埋着连接到系泊缆42的系泊锚41，系泊缆42具有与其关联的用于调节系泊缆42长度的设备，所述设备可以是从动绕线轴。浮动结构的每个端部部分43和44分别接触陆地43’和44’，优选地，在端部部分43、44与甲板32的连接处，在45、46处，端部部分43、44可旋转地移动，在端部部分43、44与陆地的连接处，在47、48处，端部部分43、44可旋转并可滑动地移动，这允许甲板32相对于被传递到浮筒31的盆状件30的移动进行轻微移动。然而，因为盆状件30的移动不直接传递到浮筒31，所以甲板32的移动被减到最小。
参考图5，甲板32整体地包含腹部纵向梁33并由其支撑，腹部纵向梁33又由横向梁34支撑，横向梁34安放在浮筒31顶部的纵向梁的顶上。盆状件30与图1的盆状件10相似，包含盆状件水35，浮筒31漂浮在其中。盆状件30的设计可以包括上面关于盆状件10论述的可选方案，盆状件水35的水位高于水体38的水位。在所示实施方式中，盆状件具有双层壁36。盆状件30具有密封腔39和位于其中的压舱物37’密封腔39包含空气或其它合适的流体以提供漂浮，浮筒31具有一个密封腔，其中具有用于调节漂浮的压舱物37。应该了解，浮筒31可以相对于甲板30固定，或可以具有一个移动范围，从而减小甲板30上的应力。
本发明还提供了一种方法，用来提供一个浮桥。该方法包括提供一个或更多如上面论述的漂浮的盆状件，盆状件中具有盆状件水；提供一个或更多漂浮在盆状件中的漂浮装置，例如浮筒；和在浮筒上提供甲板。如果希望，浮桥可以在第一位置中装配并运输到第二位置使用。可以在第一位置将盆状件水装入盆状件，将一个和更多浮筒放在盆状件水中并固定，并将盆状件运输到第二位置。在运输过程中，盆状件可以暂时通过绳索或链子连接在一起，然后在第二位置将绳索或链子移除。在使用过程中，盆状件30可以通过例如绳索或链子制成的系泊缆系在一起，也可以单独系到系泊设备上，例如掩埋在水体底部中的桩堆或混凝土块。甲板可以在另一个位置制造并运输到桥梁位置，例如通过驳船，或可以在桥梁位置处装配，甲板放置在浮筒上。一个如上述实施方式中横向梁的负载传递装置可以设置在甲板和浮筒之间，甲板可以放置成使得甲板和/或浮筒上的止动件限制甲板和浮筒的相对运动，端部部分固定在甲板端部和陆地之间。按照另一方案，端部部分可以是升高道路的部分，其适合接触甲板32。端部部分43、44可以与甲板32制造在一起，并可以在甲板32上保持在缩回或旋转位置，直到用该端部部分形成道路的时候。甲板可以预先设有一个路面，或可以在甲板放置到浮筒上之后加上一个合适的表面。
同样根据本发明提供的是一种方法，用来提供一个浮动跑道。该方法包括提供一个或更多漂浮的盆状件10，其中具有处于水平面22的盆状件水；提供一个或更多漂浮在盆状件10中的漂浮装置，例如浮筒17；和在浮筒上提供用来支撑跑道12的甲板11。例如横向梁16的负载传递装置可以设置在甲板11和浮筒17之间，盆状件可以在其他位置制造后漂浮设置在跑道位置，通过系泊缆固定起来。浮筒可以在跑道位置或预先放置在盆状件中，当盆状件被正确地安置时，负载传递装置放置在浮筒上，而甲板放置在负载传递装置上。跑道表面可以预先设置在甲板上，或可以在甲板放置于浮筒上之后加上。
如上文中所述，在此描述的用于减小水体中的水流对浮动结构影响的优选装置包括一个盆状件，盆状件漂浮在例如河流或海洋的水体中，并将甲板与水体中的水流隔离，盆状件10、30可以包含完全与周围水体中的水隔离的盆状件水。按照另一方案，盆状件10、30的侧壁可以包含一个或更多通孔，以便盆状件水流入和流出周围的水体，这减小了盆状件中的漂浮腔负担的负载。浮筒在盆状件中漂浮而不是直接在例如海湾、河流或海洋的水体中漂浮，使得与由例如风或水流的力直接施加到漂浮在水体中的浮筒上的应力相比，对浮筒上的影响应力减小，这减少了甲板的运动。盆状件可以系泊在水体中，此外，尽管系泊下来，但优选地，盆状件保持一些运动自由度，运动能减少或消散施加到盆状件上的力，例如由风或水流施加的力。
如果希望移动浮动结构，可以将盆状件的系泊缆与静止结构分离，然后，浮动结构作为一个整体可以通过水运输到一个新的位置。按照另一方案，甲板可以拆除，例如通过驳船单独移动到新的位置，并在新的位置重新放置到浮筒上。甲板能以单一部分的形式移动或在拆除时分成几个部分，然后在新的位置重新装配。
在优选实施方式中，盆状件具有一个底板和一个或更多壁，它们由本领域已知的坚固的建筑材料制成，例如钢筋混凝土或钢。在一些应用中，优选的材料可以抵抗破坏作用，例如腐蚀、生锈、溶解、腐烂和破损。然而，用于盆状件的材料或多种材料的性质不是关键性的，一个本领域技术人员可以为选择合适的材料(多种)研究出合适的标准。盆状件可以具有四个壁，可以是正方形或矩形，然而，由于美感或功能原因，具有其它形状的盆状件是可接受的或所希望的，例如，盆状件可以基本上成圆柱形，具有一个圆周的竖立侧壁。浮动结构可以包括单一的盆状件或多个盆状件。
根据在此描述的浮动结构，所用的盆状件的优选深度由甲板和甲板上的任何构件以及漂浮装置的重量确定，漂浮装置例如是浮筒，并且可以充分调节甲板的浮力大小，在需要的情况下，其深度有足够的浅而允许甲板锚泊。
盆状件可以连接到其一个或更多的系泊缆，例如，矩形或正方形的盆状件可以有四个系泊缆，每个角连接一个。系泊缆可以连接到一个固定的、非漂浮的结构，例如码头，或可以在相对端嵌入混凝土中和/或埋入水体底部中，系泊缆能可移除地连接到盆状件和/或固定结构。优选地，系泊缆的长度是可调节的，并足以允许盆状件响应例如盛行风和水流等外力移动，从而阻尼上述力，优选地基本上吸收上述力，使它们对甲板的影响减到最小，安装在盆状件上并与每个系泊缆关联的从动绕线轴可以用来调节系泊缆的长度。对系泊缆的替换方案或除了系泊缆之外，盆状件可以有一个附加到其上的锚。
盆状件具有足够高的壁以将包含在其中的盆状件水与水体分离，盆状件漂浮在水体中。盆状件的壁可以有一个或更多的门，其能打开以允许形成甲板和浮筒进入和退出盆状件的通道。优选地，门由与壁的材料相同或相似的材料制成，并且优选地，当关闭时提供基本上不透水的密封。门可以通过铰链打开和关闭，或可以通过缩回到壁内的一个空间中打开，该空间形成合适尺寸以容纳门。门的打开和关闭通过马达驱动器或输送机设备实现。
优选地，盆状件包括一个或更多例如压载舱或容器的设备，其允许盆状件的浸没程度得到调节。
甲板具有至少一个包括上表面和下表面的平面，上表面可以具有一个或更多构造在其上的结构，例如一个或更多建筑物、脚手架、墙等等。如果结构被用作跑道，那么上表面包括一个或更多适合商用、军事和/或私人飞机着陆和起飞的跑道，跑道能用本领域已知的方法和技术构造。甲板的最上表面具有足够的尺寸以容纳降落在跑道上的尺寸和种类的飞机，例如，跑道可以是大约100米宽或更宽，大约1000米长或更长。除了跑道之外，一个或更多办公楼可以处于甲板的上表面上。优选地，支撑跑道的甲板被支承在多个盆状件上，盆状件可以布置在水体中的一个或更多线路上。多个盆状件的使用允许每个盆状件响应水体中变化的水流独立移动，盆状件中浮筒的移动和甲板相对于每个浮筒的移动自由度允许盆状件彼此无关地在一个受限范围内移动，而不会将应力置于甲板结构上。
在一些实施方式中，浮动结构包括两个或更多甲板，这些甲板包括一个顶甲板和一个或更多在顶甲板下方的辅助甲板。在浮动结构具有多于一个甲板的实施方式中，顶甲板的最上表面可以包括一个跑道，而一个或更多下部的甲板可以容纳建筑物，例如售票区、办公室、储藏库、容纳轮船运输物资和清除垃圾和其它废物的甲板、行礼装卸和分类区、等候区、商店和餐馆等等。如果浮动结构具有工业设施，例如制造厂或发电站，建筑物可以包括例如生产建筑、用于物资和/或制成品的仓库建筑、办公空间和废物处理与存储设施。发电设施可以通过发电设施和海岸线之间的单个较小浮动平台的支架上的高压线连接，或者通过永久桥梁或浮桥或堤道上的支架的高压线连接。在浮动结构包括道路的实施方式中，结构可以具有两个甲板，从而提供两个例如由在相反方向上行驶的车辆使用的路面。在图3的实施方式中，代替道路或除了道路之外，浮动结构的上表面可以包括支承路基和轨道以提供铁路直达运输，例如轻轨或火车。应该了解，广泛种类的结构可以容纳在所披露的浮动结构的甲板上，前述内容仅仅是示范性的。
虽然根据示范性实施方式对发明进行了描述，但发明不局限于实施方式，相反，所附的权利要求应该解释成包括发明的其它变化和实施方式，在不背离发明等价方案的范围和区域的情况下，本领域技术人员可以作出其它变化和实施方式。
权利要求
1.一种浮动结构包括至少一个刚性甲板；一个或更多具有内腔室的浮筒，所述一个或更多浮筒连接到所述甲板并支撑所述甲板，所述腔室具有足够的容量以使所述甲板和所述一个或更多浮筒漂浮；和一个包含盆状件水并具有敞开顶部的盆状件，所述一个或更多浮筒漂浮在所述盆状件水中，该盆状件水环绕所述一个或更多浮筒，和所述盆状件具有足够尺寸的一个腔室以使该盆状件漂浮在水体中，所述盆状件具有足够高的壁以将盆状件水与该水体隔离。
2.如权利要求1所述的浮动结构，其中所述甲板包括一基本上水平且平坦的上表面。
3.如权利要求1所述的浮动结构，包括多个盆状件，每个所述盆状件中都具有至少一个所述浮筒。
4.如权利要求1所述的浮动结构，其中所述盆状件系泊到固定结构上。
5.如权利要求4所述的浮动结构，其中所述固定结构是码头。
6.如权利要求1所述的浮动结构，其中所述甲板相对于所述浮筒是可移动的。
7.一种浮动结构包括至少一个刚性甲板；一个或更多连接到所述甲板并支撑甲板的漂浮装置；减小水体中的水流对所述漂浮装置的影响的装置；和限制所述结构平移运动的系泊装置。
8.如权利要求7所述的浮动结构，其中所述甲板包括基本上水平且平坦的上表面。
9.如权利要求7所述的浮动结构，其中所述减小水体中的水流对漂浮装置影响的所述装置包括多个盆状件。
10.如权利要求7所述的浮动结构，其中所述浮动结构系泊到固定结构。
11.如权利要求10所述的浮动结构，其中所述固定结构是码头。
12.如权利要求7所述的浮动结构，其中所述甲板在所述漂浮装置上是可移动的。
13.一种提供浮动跑道的方法，包括提供一个或更多漂浮的盆状件，盆状件中具有盆状件水；提供一个或更多漂浮在所述盆状件中的浮筒；和在所述浮筒上提供用来支撑所述跑道的甲板。
14.如权利要求13所述的方法，其中所述上表面包括飞机跑道。
15.如权利要求13所述的方法，其中所述盆状件系泊到固定结构。
16.如权利要求15所述的方法，其中所述固定结构是码头。
17.如权利要求13所述的方法，其中所述甲板相对于所述浮筒是可移动的。
18.一种提供浮桥的方法，包括提供一个或更多漂浮的盆状件，所述盆状件中具有盆状件水；提供一个或更多漂浮在盆状件中的浮筒；在所述浮筒上提供具有至少两个端部的甲板；和将所述至少两个端部的每一端连接到实质上固定的结构，从而在所述固定的结构之间形成桥梁。
19.如权利要求18所述的方法，其中所述甲板相对于所述浮筒移动。
20.如权利要求18所述的方法，其中所述固定的结构是大陆块。
21.如权利要求18所述的方法，其中所述固定的结构是码头。
全文摘要
本发明提供浮动结构，该浮动结构适合用作浮动飞机跑道、浮动道路和其它设施的支撑件。浮动结构包括一个甲板和一个或更多连接到甲板上的浮筒，与甲板连接的浮筒漂浮在容纳于盆状件的水中，盆状件又漂浮在水体中，盆状件阻尼或隔离由水体中的水流或盛行风引起的力，以减少不希望的或过大的甲板运动。优选地，甲板支撑件能限制相对于浮筒的横向移动，从而独立地允许浮筒的一些移动和减少结构上的应力。
文档编号B63B35/00GK1668501SQ03809644
公开日2005年9月14日 申请日期2003年3月27日 优先权日2002年3月27日
发明者帕特里克·亨利·戈曼第三 申请人:帕特里克·亨利·戈曼第三