分体组合式水上平台的制作方法

本实用新型涉及一种水上平台(包括浮岛、浮桥)的结构及其建造和维护技术方法，属于机械建筑电子电气。

背景技术：

人类居住的地球上，陆地面积只有29％，而其中很多又是深山和荒漠，适合居住、生产的则更少，而且随着海平面的上升，陆地面积越来越少。在这个星球上71％是海洋，千百年来，人类梦想着让蓝色的海洋成为人类安居乐业的地方。

法国科幻小说作家凡尔纳曾在《机器岛》中设想了漂在海上，能够来去自如、抵御风浪的人造城市，世界上也有很多工程师曾经尝试着建造海上浮城，使人工岛上有房屋、道路等各种设施，而且自由航行。

但是到目前为止都没有成功，因为按照传统的方法，建造这样的海上城市是根本不可能的。

首先，对于传统的建筑工程，都有预期规模，预期寿命。如果设计的整体规模太大、承重的载荷太高、预计的使用寿命太长，造价就奇高，财力上难以承受；反之如果规模小、载荷轻、使用寿命短，就不会有理想的经济效益。

其次，即使建成，预计寿命到了，过了使用寿命只能够弃之不用。那么这些海水城市上的居民何去何从，更是难于预估的社会问题。

第三，事实上最基本的问题还在于，按传统的方法，人们根本没有足够大的基地、船坞可以用来建造，也没有一个港口可以容纳。所以，尽管现代社会建筑水平已经非常高了，但建筑海上城市的希望，一直没有如愿。

另一方面，除了海洋，内陆有大量的江湖河泊。在这些大大小小的水面上，工业、渔业、军事等领域，都需要大量实用的水上平台，包括浮岛、浮桥。但限于传统的建造方法，无法满足这样的需求。

所以，人们迫切需要有全新的建造技术方法。

技术实现要素：

为了克服现有水上平台的建造技术和架构方法的局限，本实用新型提供一种用途广泛，造价低廉，易建造、易维护的技术和方法。

为了达到上述目的，本实用新型为解决这一问题所采用的技术方法是：

使水上平台的整体模块架构，可以拼接组装、可以活动拆卸；

使水上平台的浮体均衡分布，可以实时监控、可以动态调整。

换言之，通过模块拼接组合，区域分隔、架构独立，浮箱分布排列、活动可调，实时监控受力、随时调配浮力、控制平衡等技术手段和方法。实现水上平台的易扩建、易维修、易调整。能够通过不断的拼接扩建和维修、调节，使总体规模可以无限的扩大，寿命可以无限延长。

具体的技术方法如下：

该装置具有组合式平台基座1、分布式活动浮箱3、分立式承重底盘2，

组合式平台基座1是由模块组合拼接起来的，简称“平台基座”；分布式活动浮箱3是分布在平台基座下的，简称“活动浮箱”；分立式承重底盘2各自分开建立在平台基座上的，简称“承重底盘”。

平台基座1下方，分布有若干个活动浮箱3，所述的“若干个”活动浮箱，是指有一个以上，可以是几十上百个，甚至成千上万个，组成大型超大型的水上平台。

活动浮箱3通过浮箱立柱4托起平台基座1。

每个活动浮箱3上固定有一个或者多个浮箱立柱4，在垂直的方向上。

平台基座1上固定有立柱套筒5。

立柱套筒5与浮箱立柱4相对应，浮箱立柱4穿插并安置在立柱套筒5内。

锁紧立柱套筒5上的锁扣21或者是插销、紧固件等装置，可以使立柱套筒5固定住浮箱立柱4而使之不能活动，这样，平台基座1，浮箱立柱4，活动浮箱3三者固定成一体；反之，松开锁扣21，则浮箱立柱4在立柱套筒5中能够上下活动，或者相互分离，这样，活动浮箱3与浮箱立柱4一起能够(相对于平台基座1而言)上下活动，甚至也可以分离出来。浮箱的活动，指的是包括体积的变化和位置的变动。

平台基座1上方，安置有承重底盘2，承重底盘2是用以承载每个建筑物的基础构件。相当于圈梁，换言之，平台上的每个建筑物，各自有独立的承重构件。

各个承重底盘2或者依靠自身重量静置在平台基座1上，或通过销钉、挂钩、卡扣、链条等连接装置与平台基座1相固定，以防止承重底盘2及其承载的建筑物移位或者侧翻。类似于集装箱与运输车的关系，可以分离，但能够稳定放置在上面。

承重底盘2的重力或者直接分散加载在立柱套筒5上，或者靠近浮箱立柱4附近的平台基座1上，使建筑物的重力能够分散在各个浮箱立柱的套筒5上，可以减轻平台基座1中间的受力。

分立式承重底盘2、组合式平台基座1、分布式活动浮箱3，形成整体装置的上、中、下三大区域，三个区域相对独立。

各区域或者各自是由“预制式模块”拼接组合而成的。

构成“平台基座1”的模块组件是“基座模块11”。

构成“活动浮箱3”的模块组件是“浮箱模块13”。

构成“承重底盘2”的模块组件是“底盘模块12”。

承重底盘2覆盖面的跨径(或跨度)大于“基座模块11”模块的截面跨径或跨度。

换言之，“基座模块11”模块的截面跨度，应该小于承重底盘2覆盖面的跨度，这样，维修时，可以逐步更换平台组件上的模块时，能够使平台上的建筑物不受影响。

平台基座1中或者还具有维修井7。维修井就是平台基座1中的开口，或者称为“浮箱维修井”，可以有多个“维修井”零星分布在平台中。维修井7的开口跨度大于活动浮箱3的截面直径(或跨度)。使“活动浮箱3”能够排水后(迁移前先注水下沉)变轻从维修井7中上浮，或者通过平台上的起重机吊起，然后进行维修补漏，重新使用。

平台基座1上或者还具有阻浪板8。阻浪板8是固定环绕在平台基座1的边缘四周的挡板，阻浪板8垂直于水面，其下端深入到水面下，阻浪板8的作用是隔离开浪涌对于浮箱的冲击。

平台基座1上或者还具有导波管9。导波管9是水平放置的水管，它的管口穿出阻浪板8，并高于水平面。导波管9的作用是，使涌浪能够快速地从中间波谷处流出，或者从一端流向另一端。

平台基座1上或者还具有锚，具有推进器，用以固定或者移动整个平台。

平台基座1与浮箱立柱4结合处，或者还具有测控装置6，用以监测和控制各活动浮箱3的浮力大小。

测控装置6中的监测部分，是由压力传感器构成，压力传感器位于浮箱立柱4与平台基座1之间的结合处。各个浮箱立柱4上，均有压力传感器，

各个承重底盘2与平台基座1之间的结合处，也可以均有压力传感器。

测控装置6中的控制部分，是由电机和水泵17以及水管开关控制器等构成，由水泵17调节活动浮箱3的储水量，从而控制浮力大小。

本实用新型为上述目的，所采用的技术方法还可以如下：

构成平台基座1和活动浮箱3的“模块组件”，或者是桁架，或者是中空的空心柱体。空心柱体的模块，或者具有上下底，或者上下底有一个封闭或两端开口。中间空心或者形成“管”状，或者类似于“无底的桶”形状。

空心柱体模块的横截面，是正六边形蜂窝状的，或者圆柱体，或者多边形(例如：三角形、四边形，五边形，六边形，等等，尤其是正三角形、正四边形、正六边形)，彼此间用弹簧紧固，解决热胀冷缩问题。当模块为

当模块为“管”状结构时，模块的组合，或者或者横向组合，彼此管壁相接；或者纵向组合，彼此管口相接。

一般的，平台基座1进行左右水平方向横向拼接，“模块组件”彼此间或贴面(侧面)连接；活动浮箱3进行上下垂直方向纵向拼接，“模块组件”或者对口连接。

为增加牢固度，平台基座1也可以上下垂直方向拼接，并错位排列，活动浮箱3可以进行左右水平方向拼接，并错位排列。

平台基座1的拼接，或者是(在平台上，把各个)基座模块11直接拼接而成，或者是由多个独立的平台组合而成，

平台基座1或者是一体化的，直接由横梁纵横衔接组合而成的。

本实用新型为上述目的，所采用的技术方法还可以如下：

活动浮箱3具有半球形的浮箱基座14，浮箱基座14上叠加浮箱模块13，构成圆底桶状的浮箱。

组成活动浮箱3的模块，其横截面，是梯形或三角形，拼装成多棱柱；或者是上下底为弧形的梯形，或底边为弧形的三角形，拼装成圆柱，n个夹角或底边弧度为360°/n的弧底三角形或者弧底梯形拼装成圆柱形，(例如四个夹角为90°或的模块六个夹角为60°的模块，组成圆柱。这种瓜爿结构便于安装、修复，也可以形成隔仓)。

活动浮箱3或具有盖板15，使活动浮箱3形成封闭浮箱。封闭的浮箱能够使箱体潜浮，部分箱体潜浮可以减轻波浪对于整体平台造成的波动，增加平稳性。

活动浮箱3中的浮箱立柱4向下延伸成为活动浮箱3的支架。

浮箱立柱4是随着箱体的加长而向上延伸。

本实用新型为上述目的，所采用的技术方法还可以如下：

构成平台基座1、活动浮箱3、承重底盘2的预制“模块组件”，是由预制板16组合拼接而成的。

预制板16或者可以在现场工作台上先组装成模块，然后模块再拼接，或者直接拼接组装(这样的配件可以像“瓦片”叠起来存放，不占用大量的空间，便于远距离长途运输、远洋运输，到现场组装，用水泥、沥青、环氧树脂、紧固件等，拼装后固定、粘合。)。

预制的组件模块或者预制板16的材料或者是钢筋水泥，或者钢板，或者塑料，或者混合材料。由于随时可以维修更换，所以材料可以不需要一次性到位。

本实用新型为上述目的，所采用的技术方法还可以如下：

其中测控装置6中的压力传感器，是位于浮箱立柱4与立柱套筒5之间，或者是位于浮箱立柱4与锁扣21(或插销紧固件)之间。

其中的压力传感器，或者通过杠杆传递，这样较少的测量范围。以小测大。

或者，平台上有表面形变监测装置，外移传感器，监测平台的平面的形变。检测平台是否局部受力过大。

在平台中加入测控装置的目的，是为了保证使整个平台的安全和平稳。

如果整个平台的重心不平衡、不在中心位置，就容易造成平台倾斜、甚至整体倾翻；如果平台内部的局部受力不均，就容易造成平台的平面扭曲、甚至折断。

通过监测系统，分析每一个浮箱浮力与该区域的平台承载建筑物固定重物的平衡关系，如果发现有巨大差异，则通过控制系统，及时调整浮箱的浮力，使区域的重量与浮力平衡或者相近。

承重底盘2与平台基座1之间的的压力传感器，或者可以省却，因为固定的建筑物一般可以计算出自身重量，且基本不会变化，浮箱的浮力也可以直接计量体积与储水量获得。

根据测力结果，通过人工或者自动控制水泵17；来调节水箱储水。进而调整浮力，区域的浮力与建筑物的重力相接近，使平台受到的扭力最小，防止平台折断或者倾翻，保障平台的安全，延长平台的使用寿命。

监测浮箱立柱4与平台基座1之间的压力大小(或者监测浮体水箱存储的水量)，也可以监测出浮箱的浮力是否正常，箱体是否进水。如果偏小，就可以知道进水，浮力变小，需要维修或更换。

使浮箱立柱4与活动浮箱3一起上下活动的动力：或者是通过箱体排水或灌水获得(水压下沉法)，或者是通过千斤顶获得(千斤顶下压法。)，或者是通过杠杆、齿条、齿轮获得。在浮箱立柱4上装齿条，立柱套筒5上装齿轮，可以使浮箱立柱4上下移动。

本实用新型为上述目的，所采用的技术方法还可以如下：

导波管9的管身26与管口27相平，或者低于管口27。管身26或者安置在平台上，或者安置在平台下，或者安置在水面下，中间有溢水口28。

导波管9在平台内部纵横交叉联通成网状的，中间或者有溢水口28。中间溢水口28或者有单向阀门，使阻浪板8外的浪涌能够快速流向内部水面低谷处。

阻浪板8是模块化的，能够在平台基座1拆卸，当平台基座1需要增加面积向外扩展时，阻浪板8可以方便移动。

阻浪板8，或者向上延伸到平台上方，在导波管的上方，阻浪板8或者是向内退进的(水浪可以一定程度上下压平台)。

本实用新型为上述目的，所采用的技术方法还可以如下：

具有平台基座1、活动浮箱3、浮箱立柱4，

也具有承重底盘2，测控装置6，维修井7，阻浪板8，导波管9，锚，推进器中的全部或者部分装置。换言之，整个装置或者仅仅有其中的一个或者多个，或者没有，整个水上平台只有平台基座1、活动浮箱3、浮箱立柱4三个主体结构。

活动浮箱3直接作为立柱，与有平台基座1连接，中间没有浮箱立柱4。一部分的平台或者也是一体化的，不是模块拼接的。

本实用新型为上述目的，所采用的技术方法还可以如下：

分体组合式水上平台的建造方法，是直接在水面上用预制“模块组件”进行拼接的(不同于传统的“先设计后建设”的建筑方法，该平台基座1的水平面积和浮箱的体积，不是预先设计定型的，也不需要船坞)。

活动浮箱3的体积是逐步加大的，(这样可以维持平台的高度不变，维持整体和各区域受力平衡，保证平台稳定，不侧翻、不扭折)，是根据该区域上部建筑物的重量来调整浮箱浮力大小的。上部建筑物增加，则相应地增加下部浮箱体积。

活动浮箱3增加体积的方法，是通过使浮箱向下延长高度来实现的。

活动浮箱3延长高度的方法，是通过使浮箱顶部加高、浮箱支柱4加高，然后使浮箱整体下移来实现的。

活动浮箱3下移的方法，是通过浮箱注水后下沉、再进行排水来实现的(浮箱下沉的过程，中间要松开浮箱支柱与平台间的连接；箱内排水前。要紧固浮箱支柱与平台间的连接)。或者是直接通过千斤顶或者杠杆、齿轮传动，将浮箱整体向下压来实现的。

当上部建筑物拆除，重量减轻时，则直接往浮箱内灌水减轻浮箱浮力，或者提升水箱，必要时拆除箱体顶部一部分，减少水箱高度。

分体组合式水上平台的维修方法，也是直接在水面上进行的，用预制“模块组件”进行替换的，或者进行局部修补的(维修也不需要船坞)。

其中，活动浮箱3的维修，是通过向箱体灌水，使之往下沉，并在浮箱立柱4脱离立柱套筒5后使之漂浮，再把活动浮箱3拖移到维修井7下，再将箱体排水后从井口中吊出，然后在平台上进行修补。修补或者更换后，从原路返回安装。

(平台构件的自身强度也可以逐步拼接加固，也可以一次性建设到位)。要增加平台构件的自身强度，是通过加厚加固模块(箱体)。或者更换模块(箱体)进行的。

无论是建造和维修(或者调整浮箱)时，都不需要船坞。(初始建造时，可以在运输作业船上拼装出小单元的浮箱平台，直接吊到水面；也可以在海滩上拼装出最小单元的浮箱平台，在涨潮时时自动浮到海面上；初建时也可以借助小的船坞)。

建造和维修过程，施工人员都可以直接在平台基座下的水面上施工操作，平台基座的上下部，施工相互不影响。

平台基座1高于水面若干距离(一般1米左右)，浮箱间隔若干距离，以便施工人员及维修工具(包括运输舟)进入作业，且能够方便活动浮箱3维修时的运送。

本实用新型的有益效果：

可以实现水上平台边建设，边使用，边维修、加固、扩充的。

可以随时随地建造，可以随时随地维护，不需要船坞。可以直接水上作业或者滩涂作业，也可以远海作业。

可以隐形建造、快速建造。可以随时扩大，随时增加平台面积，增加“土地”面积。(随时加固、随时更替，避免一次性大投入。)

可以使用廉价的建筑材料，而不必使用寿命而使用昂贵的建筑材料(例如可以使用钢筋混凝土，而不必使用昂贵的钢板)

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1是本实用新型的整体结构示意图。

图2是本实用新型中的受力监控的测控装置示意图。

图3是本实用新型中的平台基座1与承重底盘2位置关系的示意图。

图4是本实用新型中的平台基座1与活动浮箱3位置关系的示意图。

图5是本实用新型中的活动浮箱3装置的结构示意图。

图6是本实用新型中的装有导波管9的整体结构示意图。

图7是本实用新型中的导波管9纵横连通排列的结构示意图。

图中1.组合式平台基座，2.分立式承重底盘，3.分布式活动浮箱，4.浮箱立柱，5.立柱套筒，6.测控装置，7.维修井，8.阻浪板，9.导波管，10.建筑物，11.基座模块，12.底盘模块，13.浮箱模块，14.浮箱基座，15.浮箱盖板，16.预制板，17.水泵，18.压力传感器，21.锁扣，26.管身，27.管口，28.中部溢水口。

具体实施方式

在图1中，平台基座1上方安装有大大小小不等的众多的承重底盘2，承重底盘2上建有各种建筑物10。

平台基座1分布有众多的活动浮箱3，各活动浮箱3横截面积相同，但高度大小不一，且整体可以活动，局部高度可调。所有的活动浮箱3均通过浮箱支柱4共同托起平台基座1。

平台基座1中间有维修井7，就是上下贯通的空洞，活动浮箱3可以从这个空洞中吊装上来，在平台上进行修补维护。

平台基座1安装有阻浪板8，阻浪板8下端深入到水面下，阻挡外侧的波浪。

在图2中，图中a是监控系统电原理和机械结构示意图，图中b是平台的水平面各点受力示意图。

平台基座1和承重底盘2间装有压力传感器18；平台基座1和浮箱支柱4间装有压力传感器18。测控装置6中的控制器实时读取这两处传感器的检测数据，判断浮力与重力的差值，发出控制信号，自动控制水泵17对活动浮箱3内的水箱进行灌水或者排水，或者发出告警信号，通过人工操作水泵开关，进行灌水或者排水。

通过实时监测，及时调整控制平台基座1下各处分布的活动浮箱3的浮力，使平台基座1各个区域的上部的重力和下部的浮力平衡，如图2中的b所示。从而保证平台在承重底盘2上的建筑物、重物无论怎么变化，都始终保证平台离水面高度不变；保证平台整体的重心不偏，能够平衡稳定、不侧翻；保证平台的各个区域、各个部位上下受力差最小，平台面板承受的扭力最小，能够不扭折。

浮箱支柱4和支柱套筒5通过锁扣21固定，锁扣21中的插销接触压力传感器18浮力检测的作为受力点。

活动浮箱3的上端开口，装有浮箱盖板15，防止波浪涌入浮箱，或者使浮箱可以半潜。

图3是本实用新型中的平台基座1与承重底盘2位置关系的示意图。

图3中a是俯视的示意图，承重底盘2位于平台基座1上方。平台基座1由基座模块11组合而成；承重底盘2由底盘模块12组合而成。平台基座1的四周边缘有阻浪板8。

图3中b是平台基座1由多个正六边形柱体模块11组合成的蜂窝状平台局部的立体示意图。

图3中c是单个正六边形柱体模块11的立体示意图。正六边形柱体模块11中空，边侧有螺丝孔，用于各模块拼接组合时紧固。

图3中d是构成正六边形柱体模块11的预置板16的立体示意图。预置板16拼接成整体模块。

图4是本实用新型中的平台基座1与活动浮箱3位置关系的示意图。是从整体装置底部仰视的示意图。

活动浮箱3位于平台基座1的下方，平台基座1有空洞，是维修井7，活动浮箱3的横截面直径小于维修井7直径，能够从这一空洞中穿出。

平台基座]的四周边缘有阻浪板8。

图5是本实用新型中的活动浮箱3结构示意图。

图5中a是活动浮箱3的立体示意图，活动浮箱3的外侧固定有四根浮箱支柱4，浮箱是从浮箱基座14开始由浮箱模块13一节节拼接组合并叠加累积上去的。

图5中b是由浮箱模块13及组件的横截面示意图。上、中、下三部分分别表示由4个底边弧度为360°/4的弧底梯形拼装成圆柱形完整圆周的结构的横截面，单个浮箱模块13的横截面，预制板16组件的横截面。这些组件模块拼接，可以形成5个隔仓。

图5中c是由浮箱模块13及组件的横截面示意图。上、中、下三部分分别表示由6个底边弧度为360°/6的弧底梯形拼装成圆柱形完整圆周的结构的横截面，单个浮箱模块13的横截面，预制板16组件的横截面。这些组件模块拼接，可以形成7个隔仓。

图6是本实用新型中的装有导波管9的整体结构示意图。

导波管9位于平台基座1中，当波浪冲向平台时，被阻浪板8阻挡，有一部分则进入导波管9，从管口27进，通过管身26可以很快从中部溢水口28排出，或者从处于波谷另外一端排出，可以削平一部分波浪。

图7是本实用新型中的导波管9纵横连通排列的俯视平面结构示意图。是俯视的平面示意图，它的四周围阻浪板8，管口27位于阻浪板8外侧，管身26和中部溢水口28位于阻浪板8内侧，通过阻浪板8和导波管9共同作用，是水上平台整体装置在有波浪的情况下，能够更加平稳。