“超大型海上平台”也称海上“可移动陆地”,它可以根据需求无限放大,相当于多个船体并联,形成海上浮岛式的平台,配置动力便可以在海上进行移动。创业者可以在这块“可移动陆地”上进行旅游开发、码头仓储、能源发电、海水利用以及作为海洋保障基地等。如果作为旅游开发,像这样一个“度假村”,也许夏天的时候还停在渤海湾,冬天的时候就可以停到三亚湾。
超大型海上平台概念及功能
超大型海上平台是我国开发海洋资源、利用海洋空间和保障海洋权益的重要海洋装备。区别于目前尺度以百米计的船舶和海洋结构物,超大型海上平台是指那些尺度以公里计的海洋浮式结构物,它可以依托沿海岛屿或远海岛礁泻湖部署,形成多用途、地区性战略支点和综合保障基地,并对周边产生重大的政治、军事和外交影响。对这类新型海洋结构物的设计和研制,我国已具备较好的技术和工业基础。
超大型浮式海空港
较之在礁滩上填土打桩建大型海、空港基地,超大型海上平台有四大优势:
1.现场施工周期短,可在数十天内完成浮体的安装和基本功能的启用,有利于应对周边国家的干扰;
2.可避免大量土方材料与施工机械的长距离输运及长施工期的后勤保障,成本低、难度小;
3.可根据需要,增减规模与功能或更改驻地,易于适应形势的变化和需要;
4.可充分利用我国作为世界第一造船大国的大型海洋结构物建造与质量控制能力以及世界一流的海洋装备试验研究能力,突破工程难点,率先形成产业增长点,并在世界船市受金融危机影响而低迷的形势下,拉动船舶产业的发展。
超大型海上平台发展历史
长期以来超大型海上平台的应用目标一直是海上浮式机场,这一想法最早产生在20世纪初,以当时飞机的飞行能力,英美两国间的直航根本无法实现,如果在两者之间建造一些漂浮的人造岛屿和机场,那这一问题便能迎刃而解,但后来出现了大型飞机,此构想自此被搁置。实际研究直到20世纪80年代后期才开始在日本和美国开展,目前国外超大型海上浮式基地主要有两种方案,即日本方案和美国方案。
日本方案
日本的方案侧重于民航使用,主要是解决陆地面积不足和地震频发的问题。平台下部有“空气弹簧”吸收波浪能量的装置,但作用有限,只能布置在海湾并需要建防波堤,造价约需十多亿美元。日本超大型海上浮式结构物研制开发过程分为四个阶段:第一阶段(1960-1975)主要进行软硬件基础设施建设,包括成立政府管理机构、研究所、数据收集中心、开发中心和专门委员会以及购置大型计算机、装备专门实验室等。第二阶段(1975-1995)集中研究和解决基础性的关键技术问题如水弹性响应等。第三阶段(1995-1997)为实质性研发第一期,造出了一个300米长的驳船式平台演示结构,重点解决制造可行性问题。第四阶段(1998-2000)实质性研发第二期,造出了一个1000米长的演示结构,由多个模块焊接成整体,重点解决飞机起降的安全性问题,如图2所示。
美国方案号称“移动式离岸基地(MOB)”,为美国海上综合军事基地的新动向,采用半潜式结构模块,长度300米、宽140米,每个模块自重超过20万吨,排水量超过30万吨,5个模块相拼自重超过百万吨。1989年至1991年,美国夏威夷大学在美国的自然科学基金会资助下开展了相关的水弹性力学应用研究。1992年美国国防部启动可移动式离岸基地研究计划(The Mobile Offshore Base 简称MOB)。MOB是一种多功能、可安置在近海或国际水域的浮动的后勤基地,它是由可自航的若干模块在海上拼装而成,可以为固定翼战斗机和直升飞机提供跑道。目前,美国自1994年以来已经设计了多种MOB方案,但目前还没有正式建造的报道。
挪威、英国、韩国、新加坡等也有一些机构和专家在从事超大型海上浮式结构物的研究。尽管国外超大型海上浮式结构物已经有五十多年的研究历史,但还没有正式的装备投入营运。1991年到2003年期间,在美国和日本召开了四届超大型浮式结构国际会议(VLFS1991,1996,1999,2003),国际船舶结构大会(ISSC)在2006年进行了超大型海上浮式结构物水弹性响应的比较研究。
国内对超大型海上浮式结构物的研究起步较早。吴有生院士在上世纪八十年代后期最早接触到这一新概念,并一直致力于这方面的研究工作。上海交通大学在2001年获得国家自然科学重点项目“超大型浮式结构物的动力特性研究”的资助,开展了超大型箱型浮式结构物的线性水弹性研究等;国内其它一些高校和研究所也相继开展过超大型海上浮式结构物研究。2013年至2017年,在国家重点基础研究发展计划支持下,吴有生院士作为首席科学家,带领中国船舶科学研究中心、国内高校和造船企业,联合开展了“海洋超大型海上平台复杂环境响应与结构安全性”研究,发展了近岛礁时空非均匀分布波浪环境条件下的流固耦合水弹性分析方法,开展了变水深环境中考虑多模块连接、复合系泊的水池模型试验验证,并建立了超大型海上平台极限强度评估与模型试验方法。在工信部高技术船舶项目支持下,从2018年开始,由两个半潜型平台相连接的科学试验用平台正在马尾船厂建造,计划开展环境监测、结构水弹性响应预报、系泊技术等一系列关键技术验证工作。
超大型浮式平台的应用
超大型平台也称为超大型浮体,该“浮体”由多个小浮体模块儿组成,这些小模块儿可以在海上实现重组、拼接,从而形成一个大型或超大型海上平台平台,可用于旅游开发、浮式码头、军事基地甚至海上机场使用。
海上旅游平台
海洋超大型海上平台可以沿海岛或岛屿群为依托,由多个半潜式基本结构模块拼接成总长为2400至3200米的超大型主体结构,长度是航母10倍,一次可搭载3000多人。码头、浮式船坞、可再生能源装置等功能结构模块可根据需要拼接在主体结构模块上,形成军民两用基地。超大型人工浮岛前后可以在适当位置设置辅助动力系统,保证超大型人工浮体时速达到6~8节左右。
由于超大型人工浮体基地可以通过拖船或者自身配备的推进装置在海上移动,因此具备极强的军事价值。它以模块化方式相互连接,可根据需要海上拼装,集空港和海港等功能于一体,可作为浮式码头,后勤基地和机场使用,为我国海洋资源开发,海洋国土建设和海洋权益维护提供全新的发展思路。
很多人将“超大型海上平台”称为“50万吨航母”。其实,这两者存在本质上的差距,“超大型海上平台”不具备航母强大的军事打击能力,但却兼具机场、后勤基地、浮式码头等多种功能。“超大型海上平台”上不仅能起降运-20、空警-2000各种舰载机,还能发展为生活休闲基地和旅游度假基地。所以,航母和“超大型海上平台”只能相互补充,做不到互相代替,两者都是为了保护我国海洋而生。这种海上浮岛平台完全可以被称之为“海上移动要塞”。