CN108248781A - 一种浮岛式海洋装备 - Google Patents

Abstract

一种可移动可潜浮的浮岛式海洋装备，属于新型海洋装备。航母吨位有限，不能搭载大型飞机，不能固定在海上做为基地，制造使用和维护费用极高，不能民用，还有沉没的风险。本发明能克服上述不足。其特征是无船体船舱，不需要维护，终身使用，最重要的是不会沉没，能半潜入水下躲避风浪侵袭。能高速移动。主要由潜浮压载水柜、浮力主体、空间式桁架和顶层的浮力甲板构成单元模块，模块的四个侧立面是榫卯板式连接结构，能像拼接泡沫地垫一样任意拼接放大。用投入式液位控制器控制悬停。用众多的安全气囊为装备提供额外足够的储备浮力，应急时能迅速充入高压气体，气囊产生巨大的浮力将装备浮起来不会沉没。

Description

一种浮岛式海洋装备

技术领域

本发明属于新型海洋装备。

背景技术

传统的各种航母受吨位限制，不能提供大的平台，只能用舰载机，无法搭载预警机等大型飞机和更多的战斗机，无法运载气垫船、坦克、远程火箭炮等各种大型登陆作战武器进行登陆作战；不能像海岛那样固定在海上专守防卫，功能单一；制造、使用、维护费用极高；不能民用；还有沉没的风险。本发明能克服背景技术的不足，提供超大型、多功能的新型海洋装备。

发明内容

发明目的：提供结构简单、制造容易、使用廉价、不需要维修保养、多功能的浮岛式海洋装备。快速移动时是超级航母，固定时是海上浮岛。为海洋开发、守岛旅游、海上物资仓储补给和海上救援提供永固型或者可移动的军民两用空港、海港码头、跨海浮桥、卫星、宇宙飞船的海上监控平台，乃至海上可移动的大型飞机场和军事基地。

技术方案：1、采用不沉的浮力主体(2)。无船体船舱，用漂浮性最好，吸水率最低的低密度硬质聚氨酯泡沫，做成浮体，结合潜浮压载水柜和桁架，做成单元模块，仿造泡沫地垫的拼接方法，将模块拼接起来，组成具有漂浮性的大型或超大型水上装备。

2、采用燕尾式榫卯板连接结构，如图2、图5。可由几十个、几百个模块拼接成，图3。本发明用榫卯板的面式刚性连接，能充分分散应力，拼接方便快捷、刚性，坚固耐用。

3、采用多重防沉安全措施，最大限度的提高安全性和生存能力。模块主体由四层构成。第一层(最底层)，是具有潜浮功能的潜浮压载水柜(1)。是由25个彼此独立的密闭小水柜组成，平时全部是中空的密闭箱体，需要下潜时才注水，具有相当的浮力。第二层是具有漂浮性的低密度硬质聚氨酯泡沫实体(2)。第一层第二层是模块的浮力主体。第三层是用钢管焊接成的空间式桁架(3)，钢管内是泡沫实体，能增加钢管的刚性强度还有浮力。第四层是顶层具有浮力的泡沫甲板体(4)(可以厚一些)，上面铺甲板。另外，四周装有几百个大型安全救生气囊，危急时能快速充气，浮起整个装备。装备上能大量布置防空、反导和反潜的防卫装备。

4、采用潜浮压载水柜(1)半潜和高高的桁架(3)托起甲板(4)，防止台风和巨浪对装备的侵袭破坏。大风大浪，能产生巨大的浮力变化，会对装备造成破坏。根据阿基米德定律可知，当物体全部没入水中，体积不再发生变化时，其浮力不再发生变化。采用潜浮压载水柜，用给水柜加水的方法，将装备的浮力主体(1)(2)潜入水面以下，避开浪涌产生的巨大浮力变化对装备产生的破坏，使装备更平稳，更安全。

5、采用液位控制器，控制装备的悬停。浮力主体(1)(2)潜入水下以后呈悬浮状态，必须让其悬停。根据潜艇成熟的下潜、上浮技术，往潜伏压载水柜中加水，就能使装备下潜，将水柜中的水排出，就能上浮。用投入式液位控制器，控制装备悬停在一定位置。

6、采用圆弧型下外缘的外飘甲板，压制浪头，反射浪花，防止拥高的浪花溅上甲板。如图7、图9中的(8)。

7、作为移动型的装备，采用多点推进***快速移动航行。本发明采用化整为零，化难为易的多点推进方式，全部采用成熟的常规发动机。除了在装备正后方安装主推进以外，还在装备左右两侧外飘甲板(8)上安装数多个推进***，全方位、同时推进。就像龙舟赛的龙舟多桨划行一样快速移动。既能避开高、大、难、贵的大型发动机难题，又能达到很高的航行速度。更重要的是，战时炸毁几个发动机也照样航行，有很高的生存能力和安全性。

8、做能源和淡水的自给和储备。装备上安装风力、太阳能混合发电站和海水淡化***，做到能源和淡水自给或储备补给其他舰船。

9、装备的固定。采用螺旋自攻式地质锚桩固定装备。

有益效果

1、不会沉没，有多重防沉措施。装备有三重浮力主体，外加救生安全气囊。潜浮压载水柜(1)，是由几百上千个独立密闭的小水柜组成，不需要下潜时，排空水柜中的水，具有相当大的浮力。受到几个鱼雷攻击也不影响浮力，万一全部被炸毁，还有第二层的泡沫浮力主体(2)浮起平台。如果第二层也被炸毁失去了浮力，还有第四层的甲板泡沫浮体和救生安全气囊的巨大浮力，甲板平台不会沉没，而且能快速地重新拼接出新的平台。

2、制造使用成本非常低廉，没有常规航母那么复杂的结构和复杂的设备。不移动时，不消耗任何燃料能源，不用维护保养，一次下水终身使用。

3、高度的模块化设计，构造简单，易于生产。有铣床、刨床、焊机和聚氨酯高压发泡机就能生产出成品模块。安装更是简单，就像拼接泡沫地垫一样，用起吊设备吊起来，由上向下沿着榫卯轨道槽***即可。

4、装备能根据需要下潜或上浮。遇到台风大浪时，关闭潜浮压载水柜的排水阀门，打开进水阀门和水泵，给水柜注水，开始下潜，当水柜(1)和浮力主体(2)全部潜入水面以下后，水柜底部的液位控制器压力值达到设定值，控制器断开注水水泵电路，停止注水，装备停止下潜，同时液位控制器控制浮力主体(1)(2)悬停在水面以下，避开浪涌。这时浪涌对桁架的浮力变化作用有限，能避开浪涌的侵袭破坏，使装备更平稳安全。移动航行时，关闭进水阀门和注水水泵，打开排水阀门和排水水泵，排空潜浮压载水柜里面的水，全体上浮，减小航行阻力。

5、具有很高的军事价值。模块有三种型号，根据不同需要选择不同型号任意拼接。

第一种是船头型1号模块。图7。其特点是，模块的浮力主体(1)(2)有一面是圆弧上翘的船头型，便于航行。可以安装推进器，一个模块单兵使用。也可以配合其他模块，纵向一字拼接，组成一路纵队，便于航行。例如，选用1号模块和2号模块拼接，1号模块做船头，2号模块做船身和船尾。船身的2号模块外飘甲板，一个在左侧外飘，下一个就在右侧外飘，如此交错，拼接成一路纵队，外飘甲板上全部安装多个推进器，形成左右两侧和尾部的多点推进，能达到高速机动航行。装备上可以装载着其他众多模块，高速机动到指定位置以后再扩大拼接。

第二种是一面带外飘甲板的2号封边模块。图9，图10。是做为成型后装备的周围封边用。

第三种是四面全是榫卯连接板的3号模块。图2，图8。是做为装备的中间模块，可以任意拼接放大，能快速拼接成大型机场或者跨海浮桥，为夺岛时兵力投送提供方便快捷通道和中转支援。

6、具有强大的使用功能。这个装备可以任意拼接放大，没有吨位限制，浮力大，浮力应力和承重应力特别均衡，不用常规航母那么厚重的甲板和过于集中的装载。

依托岸边、岛礁、礁盘或者暗礁，用螺旋自攻地质锚桩固定装备，可建成固定的基地，可同时设置风力和太阳能混合发电站，能作为海上固定式军民两用的飞机场、深水海港码头、物流仓储补给基地、旅游基地、救援基地和军事基地。

需要自航的移动装备，就在前方安装1号船头模块，在尾部和左右两侧的外飘甲板上，安装数十个常规推进器同时推进，犹如龙舟赛上的龙舟多桨划行一样，巨大的装备也能高速机动航行。因为有混合发电站的强大电能，可以设置油电混合动力推进***辅助移动航行，能使平台有很高的航速，作为海上可移动的空港、海港码头和军事基地。

不用再花巨资去制造昂贵的各种航母以及舰载机和登陆舰，因为装备吃水特别浅，浮力特别大，可搭载大量各种战斗机和气垫船、水陆两栖坦克，远程火箭炮等重型装备和人员，直接靠近海岸登陆作战。

能为卫星发射和宇宙飞船提供海上观测测控站。

7、无论是在海洋国土建设，海上资源开发，海上人道主义救灾以及战略上的国土守卫、防御、进攻，方舟都能发挥巨大的作用。

8、简单的构造、低廉的造价、强大的使用功能，不会沉没的优良品质，优于任何舰船和同类平台。是国家应用和战略储备的重要装备。

具体实施方式

装备是由众多模块拼接而成，也可以单个模块使用。每个模块的大小尺寸可根据用途、载重量、所在海域的海况以及生产加工能力、运输吊装条件来决定。为叙述方便具体，这里以单元模块尺寸：长30米×宽30米×高18米为例阐述。这个尺寸的模块每个基本排水量约为5420吨，最大排水量7000多吨。打开安全救生气囊的浮力则更大。

1、做模块连接机构-榫卯板。

本发明的连接机构是刚性的榫卯结构，历史上俗称万年牢。用较厚的(厚度＞30mm)耐腐蚀、抗形变的高强度钢板，用刨床、铣床，在同一个版面上(不是在端头)加工出榫(又叫做榫头)和卯(又叫做榫槽)榫的尺寸要＜卯的尺寸0.1mm-1mm。

榫卯有许多种，这里以燕尾榫卯为例。这里把这种在同一个平面版面上有榫卯的板，命名为榫卯板。榫卯板的长、宽、厚度以及榫卯的大小尺寸，可根据不同需要和吊装、运输条件而定。榫和卯可以加宽，无需这样密集。

把榫卯板的榫头和榫槽的棱角都加工成圆的，便于拼接***和分散应力。榫卯板使用时榫槽是上下方向竖着的。这里把连接上底一端的榫卯板端头叫做榫卯板的上端头，相对的一端叫做下端头。上下端头的榫卯都做较大一些的倒楞斜面，以便于拼接时顺利***。

2、做定位锁***。

为了安装拼接时能准确到位并防止拼接后相邻模块的上下窜动，要进一步锁紧相接的模块，这里用大型碰珠锁(也可以用伸缩式舌簧锁人工操作，为叙述方便，这里用碰珠锁)进行定位锁紧。

除了拐角处的榫头以外，在其余所有榫头上做碰珠锁主体。在榫卯板的榫头背面，钻一个通透的圆孔，圆孔直径略小于碰珠直径0.1mm。再在同一个圆心，同一个方向钻一个大于碰珠直径1mm的同心圆孔，不能钻成通透的，要留出1-2mm的球面型厚度，作为限定碰珠，不让碰珠出去。在大孔内加工出螺丝扣，用来做碰珠锁的盖板螺母。碰珠用高硬度材质。碰珠弹簧要用最强的弹簧钢，具有永久性、强弹力。打好孔以后，放入碰珠，压入弹簧，拧上盖板，构成碰珠锁主体。图6中的①。

在与碰珠对应的榫槽内做出锁孔，其锁孔直径＜碰珠直径2-3mm＝锁孔深度，图6中的②。为了强有力地锁紧相连的模块，碰珠锁可以设置很多。

当两个模块上下***拼接到位时，碰珠锁会自动卡住定位，弹簧的压力顶住碰珠，碰珠顶住锁孔，使榫卯紧密结合，将两个模块锁紧。

在榫卯板下端的榫槽内，由端头处开始，做出由深到浅的碰珠导引槽，端头导引槽最深处的深度＝碰珠的半径。导引槽的作用在于能使模块拼接的初始阶段，榫卯能轻松无阻力地顺利***。

3、做出模块浮力主体(1)+(2)的箱体。

箱体的四个侧立面是长30米，宽6米的全等的榫卯板，榫卯板上的榫和卯是左右排列、榫槽是竖着用的，榫卯朝外，平面朝里。四块榫卯板的连接组装方式必须严格按照图5所标示的90°侧对头焊接。(按照说明书附图5所示和附图说明操作)。上下底是镶嵌在榫卯板围成的正方形内焊接。首先用榫卯板焊好四个侧立面，围成个30米×30米×6米的正方形箱体，在正方形内镶嵌焊出下底。

在下底上每隔6米焊一个3米高的隔板，将这30米长、30米宽、3米高的箱体焊出25个彼此独立密闭的小水柜，组成整体模块的潜浮压载水柜。

每个小水柜的底都有进水口和排水口，进水口和排水口都安装电动阀门和潜水泵，用来给水柜注水和排水。

另外在每个小水柜底部安装一个投入式液位探头控制器(中国无锡制造)。这个液位探头控制器是控制水泵掌控方舟悬停的。

每个小水柜顶部安装一个常开的排气管道兼作电缆管廊直通顶层甲板。

水柜内壁喷涂聚脲防腐防漏涂料。这种聚脲防漏涂料具有极强的附着力和极强的堵漏拉力。是目前最好的防腐防漏涂料。

在潜浮压载水柜(1)之上做出浮力主体(2)。潜浮压载水柜做好以后，在剩余的3米高榫卯板箱体内用钢管按着力学最佳应力分散和三角形稳定原则，焊出永久浮力主体内的支撑骨架(钢结构比较简单常见，不再赘述)。承重立柱和承重横梁用较粗的钢管，其余用较细的钢管。所有钢管内全部注入聚氨酯发泡剂，发泡成泡沫实心的钢管，为的是钢管防腐，同时防止机械震动时钢管空腔产生共鸣噪音，更重要的是能增加钢管的浮力和刚性强度。支撑骨架做好以后，用成品低密度硬质聚氨酯泡沫块填满箱体空间，铺上较厚的钢板，用大型高压聚氨酯发泡机，向箱体内注入足量的低密度硬质聚氨酯发泡剂，进行填缝粘接，使箱体和骨架构成一个整体的泡沫实体。

1号船头模块的浮力主体(1)+(2)的四个侧面，有一个面是圆弧上翘的船头型，其余三个侧立面是连接机构榫卯板。与船头对应的顶层甲板体(4)是圆弧外飘甲板(8)，甲板体(4)的其他三个侧立面是连接结构榫卯板。图7。

2号模块只是顶层甲板体(4)有一侧面是圆弧外飘甲板(8)，其余三个侧立面是榫卯板，图9.

4、在浮力主体(2)的上底甲板上做出空间式桁架(3)。桁架的高度因用途、海域的最大浪高来确定。桁架的承重横梁和承重立柱用加重型钢管，其他的用普通的，所有钢管焊接完以后，都要注入足量的发泡剂，使其成为泡沫实心钢管。

5、桁架四周边缘的模块与模块之间的连接处，要安装足够的柱角法兰盘，用来拼接之后的连接紧固。

6、按照做浮力主体(2)的方法，做出最顶层甲板体(4)，这里厚度为2米(厚度按需要设定)。甲板体内的支撑骨架要加重一些，上面的甲板也要加厚一些，(比常规航母甲板薄许多，因为甲板下面的支撑体是加重的支撑骨架泡沫实体，有最好的应力分散作用)。

7、多点推进***，是在装备尾部安装主推进***以外，还在装备左右两侧外飘甲板上安装数多套推进***，就像龙舟赛上的龙舟有几十个桨划行一样，能让装备快速的移动航行。

8、安全救生气囊是另一项专利产品，可以选装。

9、装备作为导弹发射或者热发射的地方，应做防火隔热底座。

说明书附图

共有说明书附图10幅，共10页。

附图说明

图1是一种浮岛式海洋装备鸟瞰图。

图中(1)是潜浮压载水柜。

(2)是浮力主体。

(3)是桁架。

(4)是有浮力的顶层甲板体。

图2是浮力主体(1)+(2)和甲板体(4)的俯视图。

图3是九个模块拼接以后的俯视图。其他模块的拼接以此类推。

图4是连接用的榫卯板上端端头俯视图。

图5是连接结构，四块全等型榫卯板(包括榫卯板的长、宽、厚度，榫卯的数量、形状、尺寸、排列方式等全都全等)组装方式俯视示意图。四个角处相邻榫卯板相接处的缝隙是特意留出来指示榫卯板的连接方式，不是头对头的对接，是按着图示的方式、顺序，相互垂直对接，围成一个正方形，用高强度保护焊焊接，不能有一点形变。

图6是连接机构锁紧***(6)，榫卯板上碰珠锁处剖面图。

①是榫头上的碰珠锁主体及锁膛内的压缩弹簧和碰珠。

②是榫槽内碰珠锁锁孔。

图7是1号船头模块竖剖面正视图。

图中(1)是潜浮压载水柜。

(2)是浮力主体。

(3)是桁架。

(4)是有浮力的顶层甲板体。

(5)是连接机构榫卯板。

(8)是外飘甲板。

图8是3号中间模块竖剖面正视图。

图中(1)是潜浮压载水柜。

(2)是浮力主体。

(3)是桁架。

(4)是有浮力的顶层甲板体。

(5)是连接机构榫卯板。

图9是2号带外飘甲板的封边模块竖剖面正视图。

图中(1)是潜浮压载水柜。

(2)是浮力主体。

(3)是桁架。

(4)是有浮力的顶层甲板体。

(5)是连接机构榫卯板。

(8)是外飘甲板。

图10是2号带外飘甲板的封边模块俯视图。

图中(4)是有浮力的顶层甲板体。

(8)是外飘的甲板。

Claims (10)

1.一种浮岛式海洋装备。有四层结构，第一层是潜浮压载水柜(1)，第二层是浮力主体(2)，第三层是空间式桁架(3)，第四层是浮力甲板体(4)；其特征是，用漂浮性泡沫做内容物，用钢板做外壳，做成浮力主体(2)(4)，结合潜浮压载水柜和桁架，做成单元模块，用榫卯板(5)将众多的模块拼接放大而成；用潜浮压载水柜，让浮力主体(1)(2)能下潜、悬停、上浮，避开浪涌的侵袭破坏；包括潜浮压载水柜(1)，浮力主体(2)，空间式桁架(3)，泡沫垫式甲板体(4)，榫卯板(5)，定位锁紧机构(6)，多点推进***(7)，圆弧外飘式甲板(8)，以及悬停控制器、实心泡沫钢管和碰珠导引槽。

2.如权利要求书1所述潜浮压载水柜(1)，是由几十几百个彼此独立密闭的小水柜组成，每个小水柜都有自己独立的给排水和潜浮悬停***。

3.如权利要求书1所述浮力主体(2)，是个三围立体钢结构支撑骨架的漂浮性泡沫实体，侧立面是榫卯板(5)。

4.如权利要求书1所述的榫卯板(5)是在同一个版面上加工出众多联排的榫和卯。

5.如权利要求书1所述定位锁紧机构(6)，是安装在榫头内的大型碰珠锁或伸缩型舌簧锁，包括榫槽内的锁孔。

6.如权利要求书1所述多点推进***(7)，是在方舟尾部安装主推进以外，在方舟左右两侧的外飘甲板上还有数多处推进装置。

7.如权利要求书1所述圆弧外飘式甲板(8)，是顶层甲板的下外缘呈向外悬空的圆弧型外飘。

8.如权利要求书1所述悬停控制器，是投入式液位控制器。

9.如权利要求书1所述实心泡沫钢管，是支撑骨架和桁架的每个钢管内都注满了低密度、硬质聚氨酯泡沫。

10.如权利要求书1所述碰珠导引槽，是在榫卯板下端榫槽内，从端头开始由深到浅的圆弧形凹槽。