本實用新型涉及海洋浮式平臺技術領域，具體涉及一種可移動式多功能模塊化浮島群。

背景技術：

海洋資源與海洋開發(fā)成為當今世界各國關注的焦點，深海海域資源開發(fā)越來越顯示其重要地位。南海是我國海洋資源實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展最有前景的海域，也是我國未來海洋資源開發(fā)的主要區(qū)域。加快南海深水資源的勘探開發(fā)和后勤供應支持基地的建設，既是保障國家能源安全的現(xiàn)實需求，也是捍衛(wèi)國家海域主權的重要舉措，是國家的核心利益所在。南海平均水深1212m，在南海水深條件下進行資源開發(fā)，固定式結構已不可行，因此需要采用浮式結構。因此，海上浮式結構是開發(fā)和利用南海資源的重要平臺，在整個海洋資源開發(fā)中具有重要的支撐作用。依托海洋浮式平臺的深海資源開發(fā)已提高到了國家發(fā)展戰(zhàn)略高度，發(fā)展高效，經濟的海洋浮式結構勢在必行。

目前海上大型浮體造價昂貴，施工安裝復雜，并且建成后該設施的可移動性以及功能轉換性較差，加工運輸極不方便，不利于可持續(xù)性使用，容易造成投資的浪費。海上作業(yè)平臺大多用于石油鉆探及其開采，功能比較單一，對于海洋生物資源、潮汐能、風能等其他海洋能源的開采利用率低。

技術實現(xiàn)要素：

本實用新型旨在解決上述問題，提供了一種可移動式多功能模塊化浮島群，其具有功能轉換性，同時具有良好的移動性能，可用于海洋勘探及海洋能源開發(fā)，其采用的技術方案如下：

一種可移動式多功能模塊化浮島群，包括：若干個浮島模塊和限位機構；所述浮島模塊包括平臺甲板、立柱和浮箱；所述立柱的上部與平臺甲板相固接，下部與浮箱相固接；所述浮島模塊之間通過限位機構連接。

進一步地，所述限位機構設置于平臺甲板的側壁之間，所述限位機構包括豎向設置的第一定位板、第二定位板，以及沿X向布置的第一緩沖裝置、沿Y向布置的第二緩沖裝置和沿Z向布置的第三緩沖裝置，所述第一緩沖裝置的兩端與第一定位板連接，第二緩沖裝置的兩端與第二定位板連接，第三緩沖裝置的兩端與平臺甲板的側壁相連接；

所述兩個第一定位板相背離的一端與平臺甲板的側壁相固接，所述兩個第二定位板相背離的一端與平臺甲板的側壁相固接，所述第一定位板長度大于第二定位板。

優(yōu)選地，所述第一緩沖裝置、第二緩沖裝置和第三緩沖裝置均為由球鉸、第一芯桿、第二芯桿、套筒、滑塊、第一彈簧和第二彈簧構成，所述第一芯桿的左端和第二芯桿的右端固接球鉸，所述套筒左、右端封閉并在左端留有孔，所述第一芯桿的右端從套筒左端伸入至套筒內部并在第一芯桿的右端固接一滑塊，所述滑塊使第一芯桿只能相對套筒左右滑動；所述第二芯桿的左端與套筒右端相固接；

所述第一彈簧的兩端分別與套筒左端和滑塊相固接；

所述第二彈簧的兩端分別與滑塊和套筒右端相固接。

在上述方案的基礎上，第一定位板、第二定位板和平臺甲板的側壁上固接有球套，所述球鉸嵌入球套內并能夠在球套內轉動。

在上述方案的基礎上，所述浮箱中央開有能夠連通浮箱下面海水的月池。

優(yōu)選地，所述平臺甲板為六邊形。

在上述方案的基礎上，所述立柱內部具有能夠存儲物資、安放設備的空間。

在上述方案的基礎上，所述平臺甲板邊長為10～50m，平臺甲板厚度為2～8m，立柱高度為10～30m，浮箱高5～10m，浮箱邊長10～40m。

在上述方案的基礎上，所述立柱數量為4～8個。

本實用新型具有的有益效果：

(1)本實用新型的浮島模塊在考慮受載對稱性和幾何特性的基礎上，選擇六邊形作為平臺的甲板形狀，在充分保證穩(wěn)定性的基礎上便于模塊拼接；單個浮島模塊采用半潛式結構，受水深與海底的情況影響小，相對于填海造陸有較大的經濟上的優(yōu)勢；單個浮島模塊體積小，建成后可移動性強，運輸方便?？蛇\輸至目的地海域進行后續(xù)拼接。

(2)將浮島模塊通過柔性連接器進行組合，具有便于聯(lián)結和分離、良好的響應特性和靜水性能等優(yōu)點。浮島模塊連接后可形成大型浮島群，可以發(fā)展成為海上新型能源基地、近海石油儲備基地、大型海上養(yǎng)殖場、海上科研基地、大型海上娛樂設施等海上大型浮式功能裝備，從而達到充分利用海洋資源的目的，并且能夠適應惡劣海況。

(3)功能多樣化。每個浮島模塊分工明確，根據需求的不同，可以搭載不同的功能設施或能源設施，提高平臺利用率，同時提高對潮汐能、風能等其他清潔海洋能源的利用。

附圖說明

為了更清楚地說明本實用新型實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹。顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一種實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據提供的附圖引伸獲得其它的實施附圖。

圖1：本實用新型浮島模塊的結構立體圖；

圖2：本實用新型限位機構的結構立體圖；

圖3：本實用新型緩沖裝置的結構剖視圖；

圖4：本實用新型限位機構的俯視圖。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本實用新型作進一步說明：

下面詳細描述本實用新型的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，僅用于解釋本實用新型，而不能理解為對本實用新型的限制。

本實用新型中采用的方位術語“左端”、“右端”為基于附圖3所示的位置關系，方位術語“X向”、“Y向”、“Z向”為基于附圖2所示的位置關系，X、Y、Z為相互垂直的三個方向；該方位術語僅是為了便于描述本實用新型和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本實用新型的限制。

如圖1、2所示，一種可移動式多功能模塊化浮島群，包括：若干個浮島模塊和限位機構；所述浮島模塊包括平臺甲板1、立柱2和浮箱3；所述立柱2的上部與平臺甲板1相固接，下部與浮箱3相固接；所述浮島模塊之間通過限位機構連接。浮島模塊采用半潛式結構，半潛式結構具有優(yōu)良的水動力性能，受水深與海底的情況影響小。立柱連接浮箱和平臺甲板，作業(yè)時，浮箱和部分立柱沉入水中，大大減小了水線面面積及波浪作用在浮島模塊上的載荷，其較大的水線面慣性矩提供了浮島模塊作業(yè)時所需的穩(wěn)性。為考慮破艙穩(wěn)性和經濟性，立柱的數目一般為4至8個，內設艙室，可裝壓載水和作業(yè)設備。立柱截面一般為圓形或矩形。采用方形截面，可使建造更加簡便，排水量和艙容增大。立柱的布置應盡量使平臺具有較好橫穩(wěn)性和縱穩(wěn)性。由于半潛式結構不接觸海底，受水深和海底的情況小。

立柱的橫截面積不會很大，因此半潛式平臺的水線面面積較小，從而平臺的固有頻率偏離常見的波浪頻率段，減小了共振發(fā)生的可能性，運動性能良好。

如圖2所示，進一步地，所述限位機構設置于平臺甲板的側壁之間，所述限位機構包括豎向設置的第一定位板41、第二定位板42，以及沿X向布置的第一緩沖裝置51、沿Y向布置的第二緩沖裝置52和沿Z向布置的第三緩沖裝置53，所述第一緩沖裝置51的兩端與第一定位板41連接，第二緩沖裝置52的兩端與第二定位板42連接，第三緩沖裝置53的兩端與平臺甲板的側壁相連接；

所述兩個第一定位板41相背離的一端與平臺甲板的側壁相固接，所述兩個第二定位板42相背離的一端與平臺甲板的側壁相固接，所述第一定位板41長度大于第二定位板42。限位機構不僅具有限位功能，還用于連接兩個浮島模塊。

如圖2、4所示，為了更好的限制浮島模塊在X向、Y向和Z向上的位移，所述第一定位板41之間垂直設有兩個第一緩沖裝置51，所述第二定位板42之間垂直設有一個第二緩沖裝置52，所述第二緩沖裝置52從兩個第一緩沖裝置51之間穿過，所述第三緩沖裝置53位于第二定位板42的外側。該連接方式不僅節(jié)約了連接空間，而且保持足夠的穩(wěn)定性。

優(yōu)選地，如圖3所示，所述第一緩沖裝置51、第二緩沖裝置52和第三緩沖裝置53均為由球鉸60、第一芯桿61、第二芯桿62、套筒63、滑塊64、第一彈簧65和第二彈簧66構成，所述第一芯桿61的左端和第二芯桿62的右端固接球鉸60，所述套筒63左、右端封閉并在左端留有孔，所述第一芯桿61的右端從套筒63左端伸入至套筒63內部并在第一芯桿61的右端固接一滑塊64，所述滑塊64使第一芯桿61只能相對套筒63左右滑動；所述第二芯桿62的左端與套筒63右端相固接；

所述第一彈簧65的兩端分別與套筒63左端和滑塊64相固接；

所述第二彈簧66的兩端分別與滑塊64和套筒63右端相固接。

在上述方案的基礎上，第一定位板41、第二定位板42和平臺甲板1的側壁上固接有球套，所述球套嵌入并焊接在平臺甲板1的側壁、第一定位板41和第二定位板42上，所述球鉸60嵌在球套內并能夠在球套內轉動。

當左側的球鉸60受到壓迫時，第一芯桿61相對于套筒63向右移動，滑塊64向右側滑動，第一彈簧65被拉伸，同時第二彈簧66被壓縮，中間滑塊同時受到彈簧65和彈簧66的回復力作用，從而使向右滑動速度降低隨后向左滑動，在平衡處進行一段時間簡諧運動后恢復至原位置，當右側球鉸60受到壓迫時，外殼推動右側彈簧壓縮，由于發(fā)生了運動，左側彈簧發(fā)生了拉伸，兩邊彈簧的恢復力使外殼向左滑動速度降低隨后向右滑動，在平衡處進行一段時間簡諧運動后恢復至原位置。

由于滑塊64和套筒63的限制，第一芯桿61和第二芯桿62只受到軸向力作用，不產生彎矩。球鉸60在球套內轉動，能夠極大的減小連接處所受荷載。通過設置5個緩沖裝置，能夠對浮島模塊的X向、Y向、Z向位移加以限制。

如圖1所示，在上述方案的基礎上，為了便于向海下安放海底電纜、輸油管線等，所述浮箱3中央開有能夠連通浮箱3下面海水的月池7。

優(yōu)選地，所述平臺甲板1為六邊形，正六邊形較其他可以單獨密鋪圖形(正多邊形)在周長一定時所圍面積最大，六邊形模塊外表美觀易于制作并且接近圓形在海洋中更加穩(wěn)定，同時正六棱柱形的平臺甲板可以在更多的方向上布置限位機構，使得生態(tài)島連接更為牢固。除此之外，六邊形可以密鋪在平面上，這有利于浮島群的整體形狀設計。為了使浮島模塊能滿足一定的浮性、穩(wěn)性和承載力要求，依據浮島模塊重量等因素對浮島模塊的尺寸進行研究，優(yōu)選出浮島模塊的各部分尺寸，所述平臺甲板1邊長為30m，平臺甲板1厚度為6m，立柱2高度為22m，浮箱3高7m。

立柱2主要功能是為平臺甲板1及平臺甲板1上部設施提供支撐，并連接平臺甲板1和浮箱3。在考慮立柱2如何為平臺甲板1提供穩(wěn)定支撐的基礎上，經過理論分析和試驗驗證，立柱2數量設置在4～8個之間最合適，優(yōu)選4個，分布在浮箱的四個角處。對立柱2的尺寸進一步限定，立柱2底部和頂部橫截面為邊長8m的方形；中部橫截面為倒角2m的圓角矩形，中部橫截面積小于頂部和頂部，上部、下部分別與中部通過一過渡部連接，上部、下部高1m，中部高14m，過渡部高3m。立柱2的底邊與浮箱的邊可以是平行設置，也可以是呈45°夾角設置。采用該優(yōu)選方案，可使立柱2為平臺甲板2提供足夠支撐并節(jié)省材料使用。

為了提升浮島模塊的空間率用率，浮箱3的主要作用是為浮島模塊提供浮力，其中央的月池，便于向海下安放海底電纜、輸油管線等。

將浮島模塊進行組合時，將緩沖裝置的球鉸嵌進球套，將不同功能的浮島模塊進行組合形成大型浮島群后，可以發(fā)展成為海上新型能源基地、近海石油儲備基地、大型海上養(yǎng)殖場、海上科研基地、大型海上娛樂設施等海上大型浮式功能裝備，從而達到充分利用海洋資源的目的。

目前浮島群采用的定位方式分為3種，包括：錨泊定位，動力定位以及動力定位加上錨泊輔助。本實用新型采用張緊式系泊。張緊式系泊系統(tǒng)相對于其他系泊具有以下優(yōu)點：

1)提供較大的回復剛度，水平偏移量減小；

2)同水深時，張緊式系泊所需系泊纜索長度較短,節(jié)約了成本；

3)具有更小的系泊半徑，系泊基礎占用的海床面積小，減少了與其他水下設施相碰撞的危險。

上面以舉例方式對本實用新型進行了說明，但本實用新型不限于上述具體實施例，凡基于本實用新型所做的任何改動或變型均屬于本實用新型要求保護的范圍。