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模块化大型玻璃钢浮岛研究

1.提要

       我国南海地域辽阔、资源丰富,但距离大陆遥远,岛屿面积狭小,要加强南海资源开发,存在很大困难,建设大型浮岛具有积极意义。

       钢铁材料在南海热带高盐环境下腐蚀严重,维修麻烦。而玻璃钢材料具有耐海水腐蚀,制造相对简单、维修方便的优点,更适合制造大型浮岛。

       用模块化工艺制造大型模块,可以不使用太大的厂房和庞大的起重工具,制造起来相对比较容易。

采用模块化技术建造浮岛,制造方便,可以现场快速建造,快速重组变形,快速维修、快速拆解、功能多样等优势。

       框架设计采用仿生技术,制造采用拉挤工艺、缠绕工艺、合成等工艺制作模块,比现在玻璃钢渔船手糊成型具有更高的强度。

       大型浮岛可以用于海上旅游度假村、海上渔业加工中心、海上补给中心、海上储油设施、海上简易机场、海上雷达基地、海上农场、海上发电站等,用途广泛。

       这项浮岛技术还可以变形用于建造大型渔船、大型运输船、跨海浮桥。

 

2.模块化玻璃钢浮岛的设计特点和关键技术

2.1模块材料

       强化材料使用高强度无碱玻璃纤维为主、功能需要时加碳纤维、尼龙纤维、聚酰亚胺纤维、纤维素纤维、钢丝、无机晶须。胶结材料使用耐高温的酚醛树脂、呋喃树脂、耐高温环氧树脂、阻燃不饱和聚酯树脂。还可以考虑耐火、耐水、耐腐蚀的地聚物无机胶凝材料(地聚物凝胶材料比水泥耐火、耐水性好,更适合海上环境和适应战火环境)。

       泡沫填充材料可考虑阻燃聚苯乙烯、阻燃聚氨酯、增韧酚醛泡沫、地聚物泡沫,氯乙烯泡沫、封闭型珍珠岩与有机树脂改性等。所有材料均有防火要求。

        模块甲板根据用途不同,可以用玻璃钢、高强度耐热钢板、地聚物水泥、高技术陶砖等。

2.2模块成型工艺

      目前国内玻璃钢渔船、游艇基本采取手糊成型工艺整体成型,树脂含量偏高、纤维无法拉直,强度受影响。由于形状多变,不适合拉挤、缠绕工艺。而本工艺采用拉挤成形工艺和缠绕成型工艺制成异形材,强度可以大大提高。外加弹性体混合结构以提高抗撞击强度;饰面采用抗紫外线和抗水材料,进一步提高玻璃钢耐久性。

       模块内制成隔离舱,有部分舱室充填高强度闭孔大泡孔阻燃泡沫,这样,在模块被击穿、撞断、碎裂后仍然可以漂浮不沉,提高模块的安全性和生存能力。

2.3模块尺寸

      (1)长50米、宽12米、厚4米,排水量:1200—2000吨;

      (2)长100米、宽24米、厚10米,排水量:24000吨—30000吨。

2.4模块种类

       普通型、驱动型、仓储型、客舱型、生产车间型、飞机跑道型、港口型等,可以根据不同需要灵活重新组合,像魔方一样变化无穷。

2.5模块构型

      仿生竹竿型(直径3—12米、长50—100米,用于临时机场)、蜂窝型(任意厚度)、鱼形(用于运输)、箱型(用于浮桥),根据用途采用不同构型,以保证以最少的材料达到最大的强度。模块内设气密性分割舱和泡沫填充浮力舱,以保证浮岛严重破坏后也不会下沉;

2.6浮岛建造

      为降低船厂制造的复杂性和成本,模块下水后,用拖船拖至现场,直接用绞盘和定位销定位,用螺栓或挂钩固定。

2.7浮岛种类

       (1)渔船用,一个普通模块加驱动模块加船首模块;

       (2)度假村,甲板面积数万至数十万平米,外形多变;

       (3)运输用:数个普通模块加驱动模块加船首模块;

       (4)浮桥用;纵向双排并列,无限长,航线处设船闸;

       (5)船坞型,视船大小而定;

       (6)海上补给中心,设港口泊位;

2.8浮岛固定

       2.8.1 自动锚链固定;每根锚链均有应力自动调整装置,根据应力大小自动调整锚链长度,以达到各锚链受力均衡,或控制单根锚链受力在锚链强度安全范围之内,以防锚链因受力不均而连续断裂。

       2.8.2 桩基固定:靠近海岛或礁盘的,可以在海边打入泊船桩,桩上设缓冲装置与浮岛相连。

       2.8.3 直接坐滩。

 

3.优势

       3.1 玻璃钢高强轻质,无碱玻璃纤维抗拉强度高于钢丝。玻璃钢密度约在1.4—2.0,而钢铁是7.8,仅是钢铁的四分之一至五分之一,建造方便,可以减少大型起重设备。

       3.2 玻璃钢与弹性体并用,平衡玻璃钢的脆性,提高了抗冲击性。

       3.3 而仿生竹竿型组件结构紧凑、纵向力学强度高,尤其抗扭转强度高,更能保持形状稳定,更适合抵抗海上风浪冲击,适用于临时机场等军事用途。

       3.4 耐海水腐蚀、维护保养需求少。尤其是南海热带高盐雾环境下,钢铁锈蚀很快,要经常维修保养,玻璃钢基本不用保养,优势明显。

       3.5 玻璃钢常用作雷达天线罩,可以透过雷达波,不会反射雷达波,具有隐身性.

       3.6 以多功能模块建设浮岛具有设计建造简单、变形灵活,不需要大型厂房,投资省、建设快、拆解快、搬运方便、功能变化多、大小可变、用途广等优势,可以快速建设数平方公里的大岛。

       3.7 采用拉挤成型、缠绕成型、预应力强化、仿生设计等方法先制成型材,再成型和外加工,比现在渔船、游艇的一次手糊成型方法相比,产品具有更高的强度。最好加固到能抗台风程度。

       3.8 设多个抗打击密封舱和泡沫填充舱,抗沉性强,即使多处被击穿也不会下沉,不需要救生船也可以自救。

       3.9 因各种原因损坏后,可以现场采用快硬材料快修恢复使用,不用拖回修理厂,严重损坏可以直接更换受损模块。

 

4.应用举例

       4.1 建设旅游度假村;开发远海水下观光旅游、大洋漂流旅游。

       4.2 深海养殖基地:以浮岛单元围成多个大池养殖热带海产品。

       4.3 大型双体渔船:比手糊玻璃钢渔船强度高,比钢制渔船耐腐蚀,比木质渔船耐用。

       4.4 运输船: 大型双体运输船抗风浪好。

       4.5 渔业服务中心:具有补给功能(补充燃料、净水、食品、冰块),设冷库进行渔获冷冻加工、储存。用作船工休息、渔船修理、避风等功能。

       4.6 海上运输补给中心:在国际航运水道上住泊,为过路商船队提供补给、休整服务。

       4.7 用作军用临时后勤补给基地、临时轻型机机场、海上休整基地。

       4.8 海上原油仓库。