一种漂浮模块及装配式水上漂浮装置的制作方法

1.本技术涉及建筑工程技术领域，特别是涉及一种漂浮模块及装配式水上漂浮装置。


背景技术：

2.海洋漂浮平台是重要的海洋基础设施，具有强大而多方面的功能，基于其可以在广阔的海域中进行资源开发和利用，应用在包括石油、天然气、海上风电、海洋科学研究、海上养殖等多个领域，是目前国内外大力发展的重要方向。与陆地上的建筑物不同，海洋漂浮平台需要在海洋中面对海浪、风暴、洋流、海洋生物等多种复杂因素的挑战，因而对其结构性能、抗风浪能力、耐腐蚀能力等都提出了较高的要求。
3.传统的海洋漂浮平台多采用塑料浮筒或浮箱作为主要的受力装置，但这些装置往往存在耐久性差、成本高、易老化和维修困难等缺点，并且因为装置的整体性连接不强，难以适应海洋中静载荷、风浪流等环境载荷的组合作用，同时，这些漂浮装置结构复杂庞大、面积利用率低、可扩展性差，不利于海洋工程的建设和发展。
4.需要说明的是，公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成本领域技术人员所公知的现有技术。


技术实现要素：

5.本技术针对上述现有技术的不足，提供一种漂浮模块及装配式水上漂浮装置，能够解决现有海洋漂浮平台结构复杂、质量大、抗风浪性能差、可扩展性不佳的技术问题。
6.为实现上述目的，本技术采用以下技术方案：
7.第一方面，本技术提供一种水上漂浮模块，其包括：主漂浮件和中心浮筒；所述主漂浮件为平面延展件且其上表面形成工作表面；所述中心浮筒连接于所述主漂浮件的下表面中心处并沿水深方向延伸，所述中心浮筒的内部设置容纳空间，所述容纳空间内可置入不同重量的质量体使所述中心浮筒在水下的浮力可调。
8.进一步的，所述中心浮筒由多个浮筒单元沿轴向拼接而成，每个所述的浮筒单元均内部中空设计，每个所述的浮筒单元的中空内部内均可置入质量体。
9.进一步的，所述主漂浮件与所述浮筒单元之间、相邻两个所述的浮筒单元之间均设置可拆卸连接结构。
10.进一步的，所述主漂浮件包括中心部和从所述中心部沿径向辐射延伸的多个合围部；将多个所述的漂浮模块拼接时，通过所述合围部可以合围形成封闭的合围区域。
11.进一步的，所述主漂浮件包括多个浮板单元，所述浮板单元的一端形成拼合端、另一端为延伸端，若干所述的浮板单元通过所述拼合端在中心处拼接形成一个主漂浮件。
12.进一步的，所述浮板单元为中空的箱体结构。
13.进一步的，每个所述的主漂浮件均包括三个所述的浮板单元。
14.进一步的，所述浮板单元的拼合端与延伸端之间形成连接两端部的合围部，所述合围部呈弧形。
15.进一步的，所述主漂浮件和/或所述中心浮筒由uhpc材料制成。
16.第二方面，本技术提供一种装配式水上漂浮装置，该漂浮装置包括若干上述第一方面所述的漂浮模块，多个所述的漂浮模块通过所述主漂浮件的拼接构成在水平方向可任意扩展的水上漂浮装置。
17.进一步的，相连两个所述的主漂浮件之间设置柔性连接结构。
18.第三方面，本技术还提供上述第一方面的漂浮模块、上述第二方面的漂浮装置在海上养殖、海洋风电等领域的应用。
附图说明
19.图1～图3根据本技术的一些实施例，示出了漂浮模块的结构示意图；
20.图4～图5根据本技术的一些实施例，示出了主漂浮件的结构示意图；
21.图6根据本技术的一些实施例，示出了浮板单元的结构示意图；
22.图7～图11根据本技术的一些实施例，示出了由漂浮模块拼接形成水上漂浮装置的结构示意图。
实施方式
23.以下结合附图，对本技术的技术特征和优点作更详细的说明，以使本技术的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
24.需要说明的是，在本技术的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
25.术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所示的技术特征的重要性。
26.此外，还需要说明的是，在本技术的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
27.本技术的实施例提供一种装配式水上漂浮装置，该水上漂浮装置通过多个漂浮模块拼合连接，构成在水平方向可任意扩展的漂浮体结构，从而可以适应不同应用场景的使用需求；同时，该漂浮装置通过合理的结构设计，使其布局紧凑、稳定性和抗风浪性能更佳，安装维护也更便捷。
28.为实现上述目的，本技术实施例的基本思路如下：
29.请参阅图1～2，为本实施例的漂浮模块1000的结构示意图，其包括：主漂浮件1100和中心浮筒1200；主漂浮件1100为平面延展件，使用时漂浮于水面上方，主漂浮件1100的上表面构成工作表面；中心浮筒1200连接于主漂浮件1100的下表面中心处并沿水深方向延
伸，中心浮筒1200的内部形成容纳空间，容纳空间内可置入不同重量的质量体，通过置入不同的质量体可以调节漂浮模块1000的浮力大小，从而适应不同的应用场景；例如当水域较深、风浪较大时，可以在容纳空间内置入较重的质量体以提高漂浮装置1000的抗风浪能力，提高其稳定性；当水域较浅、风浪小时，就可以不置入质量体或置入较轻重量的质量体，使漂浮模块1000满足使用要求的同时质量更轻，易于挪动和维护。
30.在一些实施方式中，为方便使用和取材，上述质量体可以是水，通过在容纳空间内注入不同质量的水即可方便地调整漂浮装置1000的浮力大小。
31.在一些较佳的实施方式中，请参阅图3，中心浮筒1200由多个浮筒单元1210在轴向拼接而成，每个浮筒单元1210的内部均中空设计，多个浮筒单元1210在水深方向拼接大致形成竹节状结构，浮筒单元1210的中空内部可以注水或其他质量体以调节浮力的大小。将中心浮筒1200设计成轴向拼接的类竹节结构，一方面可以通过调节浮筒单元1210的数量，来适应不同深度水域的使用需求；另一方面，每个浮筒单元1210都可以分别注入质量体，某个浮筒单元1210的损坏也不会影响中心浮筒1200的整体功能，使用和维护都更加方便。
32.浮筒单元1210可以设计成两端封闭的筒状结构，其横截面可以是圆形、多边形或其他形状。优选的，将浮筒单元1210设计成圆筒结构，圆筒结构可以降低加工难度以及内应力，并最大化其内部的中空区域。浮筒单元1210上可以布置注入口和出口以方便质量体的置入和取出。
33.为了方便拆装及后续维护，主漂浮件1100和中心浮筒1200之间、相邻的浮筒单元1210之间均可以设计可拆卸连接结构。
34.主漂浮件1100作为漂浮结构的主体，其作为工作表面的上表面可以用作多种海上作业场景，如观光旅游、试验研究、海上风电等等。
35.或者，在一些其他实施方式中，请参阅图4，主漂浮件1100在结构上包括与中心浮筒1200连接的中心部1100a以及从中心部1100a沿径向均匀辐射延伸的多个合围部1100b。请参阅图7，当将多个漂浮模块1000进行拼接时，毗邻的若干主漂浮件1100的延伸部合围形成合围区域2000，合围区域2000内可以配置渔网等设置进行海上养殖。请参阅图9-图11，通过扩展漂浮模块1000的数量即可任意扩展漂浮装置的面积，漂浮装置内的每个合围区域2000可以作为单独的作业区域养殖不同种类的生物体，同时，漂浮模块1000可以根据水域特点在任意方向拼接延伸，大大提高了便捷性和适用度。
36.主漂浮件1100应至少包括三个合围部1100b，以在平面方向与其他漂浮模块1000进行连接合围。在一些更佳的实施方式中，请参阅图4，为了简化主漂浮件1100的结构、降低材料成本并简化漂浮模块之间的连接难度，主漂浮件1100可以包括三个在周向均布的合围部1100b，相邻两个合围部1100b之间在圆周方向间隔120度，请参阅图7，六个漂浮模块1000在水面拼接即可形成一个合围区域2000，进一步扩展漂浮模块1000的数量即可形成如图9-图11所示的水上漂浮装置。
37.请参阅图8，若干漂浮模块1000拼合后可以形成多边形状的合围区域2000；或者，在一些更佳的实施方式中，请参阅图7、图9-11，为了使合围区域2000的面积尽量大、提高面积利用率及各漂浮模块1000之间的连接强度，合围区域2000呈圆形，主漂浮件1100的合围部1100b两侧边呈弧形。
38.请参阅图4，主漂浮件1100可以是一体式结构，或者，在一些更佳的实施方式中，为
了降低主漂浮件1100的加工难度，可以将其设计成多块浮板单元拼合的结构。请参阅图5-6，主漂浮件1100由多个浮板单元1110拼合，每个浮板单元1110的一端为拼合端1111、另一端为延伸端1112，若干浮板单元1110通过拼合端1111拼接以形成主漂浮件1100的中心部1100a，浮板单元1110的拼合端1111与延伸端1112之间形成合围部1100b。优选的，浮板单元1110从拼合端1111到延伸端1112的横截面逐渐缩小，使位于拼合端1111和延伸端1112之间的合围部1100b呈弧形，多个漂浮模块1000拼合后，其合围部1100b即合围形成圆形的合围区域2000。
39.将主漂浮件1100和中心浮筒1200都设计成模块化拼接结构，一方面降低两者的加工难度，另一方面可以将浮板单元1110和浮筒单元1210制作成标准化的预制件，在使用时根据水域特点和使用场景选择合适数量的预制件进行拼接安装即可，可以进一步提高本实施例的通用性，降低生产和运输成本，缩短加工周期。
40.进一步的，浮板单元1110可以设计成中空的箱体结构，以降低浮板单元1110的整体质量，提高其浮力。在一些更佳的实施方式中，浮板单元1110的上表面作为工作表面可以相对其下表面及侧面设置更厚的壁厚。示例性的，可以将浮板单元1110的横截面设计成上大下小的梯形，以此尽量增大作为工作表面的上表面面积，而缩小作为非工作表面的下表面的面积，实现材料的最大化利用。
41.多个漂浮模块1000拼接时，可以在相邻两个漂浮模块1000之间设置柔性连接结构，这样做可以提高漂浮装置的抗风浪能力，降低连接难度和连接应力。示例性的，上述柔性连接结构可以是设置在相邻两个浮板单元1110之间的索链结构或者弹性缓冲件。
42.另外，本实施例的漂浮模块1000可以由多种材质制成，例如钢材、混凝土、橡胶、陶瓷、复合材料等等，只需通过合理设置中心浮筒1200的数量和浮力，即可实现其水上漂浮功能。在本技术的优选实施方式中，为了实现漂浮功能的同时进一步提高其强度、耐腐蚀性和使用寿命，采用uhpc材料制作漂浮模块，uhpc材料具有超高的抗压强度和抗拉强度、类金属的拉伸应变硬化特性、超高的耐久性和耐腐蚀性能，同时还具有良好的施工性能和环境友好性，利用其来制作本实施例的漂浮模块1000，可以使漂浮模块1000的抗风浪性能、抗腐蚀性能、强度及环境友好性进一步得到提升，将漂浮模块1000制作成预制件，通过预制件的拼接即可快速实现漂浮装置的搭建。
43.在本说明书的描述中，参考术语“一些实施方式”、“一些实施例”、“示例性地”、“示例”、“优选地”、或“进一步的”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
44.以上所述仅为本技术的实施例，并非因此限制本技术的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本技术的专利保护范围内。