浮體定位樁的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及海洋結(jié)構(gòu)物工程領(lǐng)域，具體涉及一種浮體定位樁。
【背景技術(shù)】
[0002]海洋作業(yè)通常需要通過海洋結(jié)構(gòu)物來完成，海洋結(jié)構(gòu)物包括海洋燈塔、鉆井平臺、船舶碼頭、避風(fēng)港甚至人工島等，如何使這些海洋結(jié)構(gòu)物在海洋中穩(wěn)定地系泊成為海洋作業(yè)的最大困擾。
[0003]在水深較淺的海域，通常采用將浮體定位樁直接埋入海床的方式來實現(xiàn)對海洋結(jié)構(gòu)物的定位，在水深較深的海域，尤其在海洋中，浮體定位樁直接埋入海床的定位方式無論從成本還是技術(shù)上都很難實現(xiàn)?，F(xiàn)有技術(shù)中，海洋中的海洋結(jié)構(gòu)物主要采用懸鏈?zhǔn)较挡聪到y(tǒng)和張緊式系泊系統(tǒng)進行定位。
[0004]然而，懸鏈?zhǔn)较挡聪到y(tǒng)和張緊式系泊系統(tǒng)均存在難以克服的缺點，主要體現(xiàn)在以下幾方面:
[0005]第一，系泊系統(tǒng)需要與海床上的錨點連接才能最終實現(xiàn)系泊，系泊系統(tǒng)與錨點的連接技術(shù)通常有拋錨鎖栓技術(shù)和GPS助推器動力助推技術(shù)，這兩種技術(shù)在海洋中實施起來對技術(shù)的要求極高；
[0006]第二，上述兩種系泊系統(tǒng)占用的系泊半徑都較大，容易與附近其他海洋結(jié)構(gòu)物的系泊系統(tǒng)發(fā)生干涉；
[0007]第三，系泊系統(tǒng)實現(xiàn)系泊需要在海床上設(shè)置錨點，容易造成對海床的破壞；另外，在系泊系統(tǒng)遷移的過程中，懸鏈或繃緊索靠近海床的一端與海床發(fā)生摩擦，也會對海床造成破壞。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明解決的問題是提供一種在海水中結(jié)構(gòu)和實施簡單且能實現(xiàn)定位功能的浮體定位樁。
[0009]為解決上述問題，本發(fā)明提供一種浮體定位樁，包括:
[0010]連接柱；以及
[0011]浮力艙，具有工作時與海水不連通的第一空腔，所述浮力艙與所述連接柱的一端固定連接；
[0012]所述浮力艙的排水量不小于所述浮體定位樁的總質(zhì)量，所述浮體定位樁在海水中工作時，在外界自然力作用下產(chǎn)生的傾斜角不大于I度。
[0013]可選的，所述浮體定位樁在海水中工作時，所述浮體定位樁的重心位于海平面之下且距離海平面大于10米，所述浮體定位樁的浮心位于所述浮力艙內(nèi)，所述浮體定位樁的重心低于浮心，浮心和重心之間的距離不小于10米；所述浮體定位樁的總質(zhì)量不小于50噸。
[0014]可選的，所述浮體定位樁的長度不小于50米。
[0015]可選的，所述浮力艙的第一空腔中填充有密度小于水且不吸水的材料。
[0016]可選的，還包括儲備艙，所述儲備艙限定了第二空腔，所述儲備艙固定連接于所述浮力艙和所述連接柱之間；
[0017]當(dāng)所述浮體定位樁在海水中工作時，所述儲備艙的第二空腔能夠與海水連通或者不連通。
[0018]可選的，還包括桁架，所述桁架固定連接于所述浮力艙和所述連接柱之間，或固定連接于所述壓載艙和所述連接柱之間，或?qū)⑺鲞B接柱沿軸向分隔成兩段、且固定連接于兩段連接柱之間；當(dāng)所述浮體定位樁在海水中工作時，所述桁架位于所述浮體定位樁沿伸長方向上與海流對應(yīng)的位置，所述桁架的長度不小于海流的深度，海流能從所述桁架內(nèi)穿過。
[0019]可選的，所述桁架由多根沿所述連接柱軸向伸長的第一桁柱組成，所述多根第一桁柱比所述連接柱細，多根所述第一桁柱的一端與所述連接柱連接，另一端與所述浮力艙連接，多根所述第一桁柱之間具有空隙。
[0020]可選的，相鄰第一桁柱之間通過多根第二桁柱連接。
[0021]可選的，在所述連接柱的軸向外表面上、沿所述連接柱的周向方向還間隔設(shè)置有多個第一阻力件，用于增加海水對所述連接柱的阻力，所述多個第一阻力件中的每個沿所述連接柱的軸向平面向外延伸、且與所述連接柱固定連接。
[0022]可選的，所述第一阻力件呈板狀，所述第一阻力件的板面垂直于所述連接柱的軸向外表面。
[0023]可選的，在所述連接柱的軸向外表面上、相鄰兩個第一阻力件之間固定設(shè)置有多個第二阻力件，用于增加海水對所述連接柱的阻力；
[0024]所述多個第二阻力件沿所述連接柱的伸長方向間隔設(shè)置；
[0025]所述多個第二阻力件中的每個與所述連接柱的軸向外表面呈非平行的交角，所述多個第二阻力件中的每個與所述第一阻力件呈非平行的交角。
[0026]可選的，所述第二阻力件呈板狀，所述第二阻力件的板面垂直于所述連接柱的軸向外表面。
[0027]可選的，所述第一阻力件呈板狀，所述第二阻力件的板面垂直于所述第一阻力件的板面。
[0028]可選的，所述連接柱在其內(nèi)部還設(shè)置有通道，所述通道用于在所述通道下部裝載壓載物:
[0029]當(dāng)所述浮體定位樁在海水中工作時，所述通道的一端露出海面，與大氣連通；所述通道的另一端浸入海水內(nèi)，其使得所述通道與海水連通，所述通道與所述浮力艙氣體不連通。
[0030]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的技術(shù)方案具有以下優(yōu)點:
[0031]利用浮力艙產(chǎn)生垂直于海平面向上的浮力、以及浮體定位樁自身具有的垂直海平面向下的重力之間的平衡，使得浮體定位樁放置于在海洋中時，能夠在垂直于海平面的方向?qū)崿F(xiàn)平衡、浮于海洋中，在自然條件作用下，浮體定位樁傾斜的角度不會超過0.1度，故而能實現(xiàn)穩(wěn)定定位作用。
【附圖說明】
[0032]圖1是本發(fā)明一個實施例中浮體定位樁的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0033]圖2是本發(fā)明另一個實施例中浮體定位樁的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0034]圖3是本發(fā)明的再一個實施例中浮體定位樁的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0035]圖4是本發(fā)明的另一個實施例中浮體定位樁中桁架的立體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0036]圖5是本發(fā)明的又一個實施例中浮體定位樁的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0037]圖6是圖5中沿A-A’方向的剖面示意圖。
【具體實施方式】
[0038]為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更為明顯易懂，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施例做詳細的說明。
[0039]本發(fā)明的一個實施例提供了一種浮體定位樁，參照圖1，浮體定位樁具有頂端a和底端b,頂端a位于浮力艙120遠離連接柱110的一端,底端b位于浮體定位樁相對于頂端a的另一端；浮力艙120具有工作時不與海水連通的第一空腔121。所述浮力艙120的排水量不小于所述浮體定位樁的總質(zhì)量，浮力艙120的排水量即浮力艙120完全浸入海水中所排開的水的質(zhì)量，這里的質(zhì)量和排水量均用噸位來表示(I噸=1000千克)，因此，當(dāng)浮體定位樁位于海水中時，所受的浮力可以抵消重力，因此浮體定位樁能夠懸浮在海水中。所述浮體定位樁在海水中工作時，在外界自然力作用下產(chǎn)生的傾斜角不大于I度，在要求穩(wěn)定性要求嚴(yán)格的應(yīng)用場合，還可以通過改變樁體參數(shù)，使得所述浮體定位樁在外界自然力作用下產(chǎn)生的傾斜角不大于0.1度。這里的“浮體”，指的是能夠懸浮于水中不下沉，但也不會漂移的物體；“浮體”與“漂體”不同，“漂體”指的是漂浮于水面上，且可隨外力作用漂移的物體。
[0040]在一些實施例中，當(dāng)浮體定位樁在海水中工作時，具有浮心M和重心G，重心G位于浮心M和底端b之間。當(dāng)海面受到風(fēng)力作用時,表層海水運動會形成風(fēng)浪,即使風(fēng)力最大的情況下，其能夠影響的表層海水深度一般地不超過10米，因此浮體定位樁的重心G要低于風(fēng)浪深度，比如，重心G到海平面S的距離可以大于8米，進一步地，可以大于10米，當(dāng)然在實際操作中，可以根據(jù)實際情況風(fēng)浪深度的情況確定浮體定位樁的重心位置。當(dāng)然，也可以在樁體制造好后，盡量選擇在風(fēng)流深度較淺海域應(yīng)用浮體定位樁，比如可以選擇海水相對靜止的海域使用本浮體定位樁，以便浮體定位樁不容易受到海水運動的影響。
[0041]為了實現(xiàn)穩(wěn)定,浮體定位樁的整體長度不小于50米；浮體定位樁的浮心M位于浮力艙120內(nèi)、且浮心M和重心G之間的距離不小于10米；為了進一步實現(xiàn)穩(wěn)定，浮體定位樁的總質(zhì)量不小于50噸。在一些實施例中，浮力艙120的排水量可以大于200t。
[0042]在一些實施例中，在沒有壓載的情況下，浮力艙120的質(zhì)量占浮體定位樁的總質(zhì)量不超過1/2。浮力艙120的形狀可以為立方體形、長方體形。浮力艙120的浮心M要盡量遠離重心，而且其排水量要大，綜合這兩個條件，浮力艙120的結(jié)構(gòu)優(yōu)選為截面為正方形的長方體結(jié)構(gòu)，且長方體的高度大于截面的寬度，即浮力艙120的高度應(yīng)當(dāng)適當(dāng)大一些。
[0043]進一步地，浮力艙120的第一空腔121中可以填充滿質(zhì)量輕(密度小于水)且不吸水的材料，這樣可以避免浮力艙120在受到腐蝕或外力破壞時，避免海水或者其他物質(zhì)進入第一空腔121，保證浮力艙120的功能。質(zhì)量輕且不吸水的材料其質(zhì)量相對于浮體定位樁來說可以忽略不計，作為一個實施例，質(zhì)量輕且不吸水的材料，比如可以為聚氯乙烯、泡沫等等有機材料。
[0044]浮體定位樁的主要質(zhì)量的一部分主要在連接柱110上，在沒有壓載的情況下，連接柱110的質(zhì)量占浮體定位樁的總質(zhì)量不小于1/3。在一些實施例中，連接柱110沿其伸長方向的質(zhì)量均勻，強度均