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摘要：水上平台是人们开展水上生产生活必不可少的工具，随着时代的发展，水上平台技术不断进步，产品推陈出新。比起传统材料制作的水上平台，塑料水上平台具有环保，耐用等优点，正逐步受到人们的关注，使用HDPE材料制作水上平台配件，要解决大型配件开发、生产、工艺等技术问题，其中关键要通过合理的结构设计减少波流力对连接部位的破坏从而确保平台的稳固。
关键词：新型塑料；水上平台；研究
1.水上平台发展热点
自古以来人们要在水上开展生产生活都离不开水上平台，在漫长的演化过程中，出现了各种形式，功能各异的平台，目前水上平台技术不断进步，产品推陈出新。目前国内外水上平台研究热点是塑料水上平台。所谓塑料水上平台就是指，构建水上平台的用料基本上都是塑料材料，且有个很重要的特征就是以HDPE管材作为浮体，依靠管材封闭的中空结构为平台提供全部或部分浮力，技术关键在于开发将浮力管连接组合并适合在各种水面环境，满足工程需要的管件、连接件、固定件等，该水上平台环保，耐用，拆装方便，用途广泛具有抗紫外线、抗风浪、抗冲击等优点。适合水上大、中型作业或休闲平台的构建。目前我们的团队经过几年的研究已经掌握了水上平台开发的关键技术，开发的产品已经在国内外应用推广，取得了很好的使用效果。
2.新型塑料水上平台技术原理
新型全塑结构水上平台利用HDPE材料密度小于水及海水密度、以及浮力管具有密封且中空形状的结构原理，平台能够产生一定的浮力以及能承受一定的重量，而保持持续的平衡。
优势与应用
相较于其它材料搭建的水上平台具备下述优势：1、全套产品采用HDPE材料制作，防腐蚀，材料可回收利用，没有污染。2、系统结构一体化，采用热熔焊接和螺栓连接，安装施工方便、无污染；移动性好；稳固性好；环保美观。3、材料及结构韧性好，相比传统木质、水泥等浮箱平台，抗风浪、防碰撞性能好。4、适应养殖、浮桥、特别是大中型水上平台建设，在港湾、离岸更远海域均能适用。该产品可应用于：观光平台、水上施工平台、天然游泳池、水上舞台、亲水平台、浮动码头、水上建筑平台
3．产品组成
塑料水上平台主要由浮力管，管接头（三通，四通，直通，封堵头，弯头等），防荡板，支架，扶手，立柱，踏板，支撑连接件等组成。如下图1所示
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4.新型全塑水上平台技术关键
水上平台既然是在水上使用的，必然受到水上环境的影响，各种水上破坏因素会对水上平台产生破坏。主要有海水腐蚀，水生生物侵蚀，波流力的冲击。
HDPE材料在水包括在海水环境下不会有任何的反应，因此非常适合在水环境下使用，另外这种材料方便采用模塑工艺来成型，成型表面非常光滑，不利于海洋生命的浮着滋生，比起用其它材料来制作浮体，其需要的附着生物清理周期会相对较长，便于管理维护。而破坏因素中波流力是最复杂和最难克服的。几年来我们通过深入的研究已经在这方面取得了很大突破。
波流力是波浪与水流的合力，是物体在水面的主要受力形式，传递到水上平台后体现的是对浮力管材，管件的冲击力、压力，然后传递到零部件间的摩擦力，拉力，压力等。塑料材料的抗冲拉强度与钢铁不是一个数量级，因此大型塑料件的设计以及后续模具及工艺设计很关键，我们结合有限元分析，模流分析，缩样分析，实物验证等手段，最终确定了使用直径为490，390，315管材为浮力管的配套管件、支架、连接件的外形及结构尺寸。
在整个塑料水上平台上，很多地方需要采用紧固件，我们通过结构设计满足了海上使用的紧固需求。但有些部位还是得使用传统的螺纹螺栓结构，在海上使用这种结构如何有效连接塑料件呢？如果在陆地，没有震动的情况下是不成问题的，关键是水面环境特别是在海面，震动是时刻存在的，有震动就有摩擦，要减少摩擦产生的破坏，实现螺纹和塑料件间长期有效连接就只能通过有效的结构设计，下图2为用螺栓螺母夹紧连接两个塑料零件的图示，图中左边显示的是普通的连接方式，塑料件除受到了螺栓螺母的夹力外还受到了震动摩擦了，塑料通孔很快就会被磨大而使得紧固连接失效。图2中右图是我们开发的产品结构中普遍应用的连接结构，研究分析表明HDPE材料间的耐磨性能比金属与金属间或HDPE与金属间的耐磨性能要强很多，我们公司开发的结构就是利用了这点特性，用一个较大的塑料凹凸圆台来承受海洋波流力振动摩擦。避免振动摩擦发生在螺纹与塑料件，从而有效减少或延缓紧固失效。
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图2
上述是从具体的结构设计来减缓不间断振动对产品的破坏，除此之外我们还从宏观的角度分析振动，水上平台在海面环境下，无论何时都会有一定的浪高，由于HDPE水上平台的浮力管有很好的柔性，管材随波飘荡时晃动会传递到踏板，人在上面行走，物体固定均有困难，为此我们开发了防荡版这样的一个零件，该零件的形状就像一个大平盘，使用时将它放到水上平台的下方，尽量贴到水底，平盘的中间有结构和支架直接或间接连接，这样这个防荡板就能抑制平台随波起伏。原理是这样的：海水等液体是有粘滞性的，海水越贴近海底的地方水流速度，起伏性越小，也就是说海底较海面安静平稳。设置一个防荡板在水下，防荡板与支架连接在一起，防荡板面积较大，其在水下处于相对平稳的状态，水面浮力管的起伏受到防荡板的牵制，从而减少了起伏的幅度，也就减少了平台的起伏。
5.技术应用的延伸
我国水资源丰富，海岸线绵长，要更好的开发利用海洋资源就离不开海洋装备技术的发展，高性能的材料应用有助于提升海洋装备技术的发展。塑料材料有适合海洋环境使用，有金属等其它材料无可你拟的优点，新型塑料水上平台就是充分的利用了这些优点加以开发应用的，其技术关键在于大型构件的设计，设计过程中要注意海洋环境的破坏因素，特别是振动破坏因素的影响，要注意技术手段的综合运用，不同水域环境状况也需要深入了解。目前我们的水上平台已经被国内外客户所接受，期望我们的研究成果能给相关产品的开发，特别是海洋大型塑料件开发工作带来帮助。
参考文献：
[1]郭根喜等《深水网箱理论研究与实践》海洋出版社2013、6
[2]邓琴等、耐磨性工程塑料及其进展《工程塑料应用》2003、11
[3]陈恒等、深水平台二阶波浪力研究综述《海洋工程》2006、24
论文作者:梁健雄
论文发表刊物:《基层建设》2016年15期
论文发表时间:2016/11/15
标签：水上论文; 平台论文; 浮力论文; 材料论文; 塑料论文; 波流论文; 结构论文; 《基层建设》2016年15期论文;