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海上浮岛的梦想,岛想之一
文章作者:admin 时间:2018-04-11 15:28

原文地址:海上浮岛   作者:吴章铨

                      海上浮岛的梦想(岛想之一)

一.海洋居住的梦想

    飞向天空和住进海洋,是人类共同的梦想。人类至今是在陆地上居住。在江河上曾经有人长期居住在船上,船民生于斯死于斯。但是在江河海洋,基本是利用船舶为交通工具。船即使非常大,如巨型的货船、郵輪、军舰,也是从港到港地航行,在海上时间不长。所有生活用品,生产科研及行船必需品,都是从陆地运上船储存,仅够一次航行使用。船舶没有独自在海上长期生活的能力。能够在海上较长期生存的,似乎是航空母舰和远洋渔船,时间也有限。航空母舰是作战武器,舰上武装人员经常处于半备战状态,没有正常生活。所有官兵的生活必需品,作战消耗,都是岸上补充,不能自力生产,不能自力維持生存。远洋渔船上的生活更是艰辛,也不可能有家庭生活。

    今天世界上的资源已经远远不足以支持现有70亿人口都享有合理素质的生活。实际上只有不足25%的人可以享受到比较好的小康水平。资源争夺将随着发展中国家的追求发展而不可避免地越来越激烈。向天空发展固然重要,但是在可见的将来,人类迁移到空中甚至外空生活的可能性显然不如向海洋寻找生存空间容易。

    想要大量利用占地球表面约3/4的海洋,显然必须在海上创造长期正常生活的空间,也就是创造在海洋上正常生活与工作的“地方”。

在海洋生存,显然只有两途:不是坐落在海底,就是在海面上浮居。前者顯然困難得多。为了在海面上浮居,一般船舶的设计基本不适应。今后需要设想能够比较自立地在海面上生活的空间。

古今中外无数航海家,科学家,渔民,冒险家,不知道多少人曾经设想在海上长期居住的方法,但是海上居住有难以克服的困难,包括能源、淡水、治污、粮食和必需品、生产设施、定位等。这些困难到今天凭着高科技才渐渐能够克服。现在设想在海洋上居住,已经不完全是梦想了。先进国家已经开始有了种种设想。

    中华民族拥有辉煌的大陆文明,但一向缺乏海洋精神和海洋能力,在这二十一世纪走向海洋的时代,须要全民拥有对海洋的积极认识和心理认同,全方位培养海洋人才和提高海洋技术和海洋工程能力。其中一个关键就是在海洋上创造立足点。

 

二.海上的住区:

    人类在江、湖上“立足”的经验。是少数人世世代代住在船上。但是他们往往是社会的下层群体,生活条件很差。浮在水面的无动力货运和交通平台,还有竹排、浮桥,利用一个个有浮力的中空浮筒,捆扎成排,能够长期浮在水上。从浮排延伸设想:如果利用新材料,设计强力耐用的浮筒,结合成大片的排,上面铺一层人工地面,是不是可以成为足够大面积的海上浮岛?浮岛上安装提供生产食物、能源、淡水,也提供教育、保健、休闲、环保治污等小而全的设备,相当于一个在海上的小村,足以维持相当独立的海上生活。这些浮岛不但创造海上生活和生产的空间,并且利用最新的科技,利用在海洋上灵活选择位置的特点,高效率地从事各种工作和生产。

 

    设计和制造标准化的浮岛(Fu-dao, FD, 或floating island,FI),作为未来海洋开发的基础设施。为了使新式的浮岛灵活设计,灵活拼装,高效生产,广泛应用,需要脱离传统的单个建筑,单个船舶的设计理念。

    假定这种浮岛是由一个个元件平台(Yuan-jian-ping-tai, YJPT, 或platform unit, PU)拼合而成。假定每一个元件平台为10x10米,即100平方米的平台。100个元件平台拼装起来,成为100x100米,即1万平方米的标准浮島(Biao-zhun-fu-dao ,BZFD,简称FD,或SFI,FI, 面积=0.01平方公里),这个浮岛接近于一个巨型航空母舰的平面面积,或一个大型海上钻井台的甲板面积。可以能够基本支撑独立生活和发挥一定生产力的海上单元。

元件平台(YJPT, PU)是浮岛(FD, FI) 的组成元件,可以用船运到浮岛的预定位置,迅速地、完整地拼合。

 

三. 这种平台和浮岛必须拥有几方面的新工艺,才能够担当未来走进海洋的任务,关键的技术要求至少有四:

1:使浮岛漂浮的浮筒必须浮力强大,能够经受海水海风浸蚀。浮筒封闭紧密,浮筒与浮筒之间又容易迅速拼接、拆卸、维修、换装,使元件平台和浮岛不论受到自然的或人为的蚀损破坏,能够迅速修复或拆换,保持浮力。每一个浮筒和元件平台本身就是救生艇。拼接为浮岛更安全,几乎是一般自然或人为灾害所毁灭不了的。

不仅浮筒,所有浮岛上的建筑和设备组件,管道线路,都应是使用能够适应海上气候与海洋环境的材料。并可以迅速拼接换修,因此浮岛设备的任何部分受损后容易恢复,浮岛的功能维持不坠。

2:元件平台上的各种管道、线路、房屋、厂房、生产设备等,必须都是标准设计,标准配置,以便于在元件平台拼合时,以及浮岛与浮岛拼合时,能够迅速连结、拼装,房屋设备随之由短变长,由小变大。也必须容易拆卸,换装,修理。所有元件平台上的建筑和设备,都是在陆地上利用高科技的模组化设计与标准化预制的模块组件,运到浮岛上拼装而成功能单元。因此,需要把所有陆地上各类工农矿生产的相关建筑和设备、设施,重新精密设计为模块组件,既能大量制造,又能针对特殊需要改变设计,拼装到浮岛上,以便在寸土寸金的浮岛上发挥最大功能。这和至今房屋、工厂、各种设施设备都是单件固定建造,全件一直使用到损坏报废而难以改变的概念不同。因此是新工艺。

这种高效率的随功能而设计并组装的生产,需要运用最先进的知识时代数控生产能力和管理能力。例如近来兴起的3D打印,快速制造部件,是必要利用的技术。因此,浮岛产业将是知识型产业的一次大规模升级。

 

3:浮岛的一个重要概念是按照功能建设基本功能单元的平台。现在已有的技术可以利用太阳能、风能、海洋能在浮岛上生产能源,利用海水制造淡水,利用科技和少量水土进行各种种、养、殖、渔生产,还能处理各种治污和治废,维持环保。

    因此,个别元件平台(YJPT)的意义是:按照功能,设计为生产能源、淡水、住房、工矿厂房、车间机房、种养殖渔基地、码头、治污治废和环保、医疗保健、科研、调查、教育、交通枢纽、旅游、动力、停机机坪等的一个个功能单元。

    将不同个别功能的元件平台组合成能发挥一定的完整功能,就是浮岛(FD, FI),是具有完整生产和生活需要设施的海上村,能够相当独立地、长期地维持人的工作和生活。例如,浮岛的生活区包括一定的水电、学校、保健、环保、种养殖渔和休闲设施,以期维持岛上正常、健康的人居生活。浮岛的工作区则拥有发挥一定经济、社会、教研功能的各种主、配套设施。

 

4:除非依托岛礁、海上固定平台、缆、桩等定位外,浮岛无论大小,都需要运用卫星定位和数控技术,运用海流、风向、和浮岛自带的动力,调节和维持它们在海上的固定位置,或维持在一定的区域内巡回游动。在海上维持定位是自古以来难以解决的问题,只有现代科技才能解决。

科技的飞跃进步,以及针对浮岛需要而研发的技术,应该逐渐可以攻克以上以及其他种种难关,使得人类利用浮岛而走进海洋的梦想可以成真。

 

    浮岛面积大,浮载力大,也会相当平稳。可以装置可操作的水上水下安定设施,增加稳定性。水面上建筑大约可以多至三、四层,水面下除了浮筒外,可以建成若干水下室,用于科研或生产。浮岛可以综合利用水上水下、岛内岛外的多重水陆空间,它的空间利用率比一般陆地更灵活而有效。

 

    浮岛不会是孤立的海上小村。浮岛与浮岛,浮岛与其他岛屿或陆地,都有经常性的联系,一如陆地上有交通网。每一个浮岛有自备的交通船和码头平台,浮岛群因其大小和性质,可有一定的海空交通设施。海上交通比路上交通节省,不需要陆上基础建设的巨大费用。元件平台或浮岛及其建筑与设施的模组构件,从岸边由动力船牵引或直升机运到定点拼装,需要特殊设计的海空交通工具。因此浮岛产业链将包括新型的海陆空运输产业。

 

四.  浮岛场

    根據需要,可以将許多浮島拼裝成爲大型的浮島場(fu-dao-chang, FDC,或 floating island field, FIF)。十个浮岛拼成的浮岛场,平面面积为10万平方米(0.1平方公里)。实际可使用的水上水下建筑面积,加上可利用的附属水域,可供数千人居住和工作,达到小镇的规模,成为农、工、矿、能源、淡水生产、科研教基地、居住群落的中心。

10个浮岛场的“地面”平面面积是1平方公里。

    浮島場可以拼装为各種不同形狀,結合它們的水域環境(如近岸、河口、岛屿、島礁、广阔海域、海流风向等),拼成条形,十字形,中空形,马蹄形,L形,门形、并列形等,充分利用它們附近和内围的水域,形成最佳配置的“水-陆”面积,成倍地扩大浮岛场的使用空间。浮岛场有外来较大船舶停靠的码头和港务设施,随需要设直升机停机坪、地上或水上飞机场。

    浮岛场面积大,总浮力更大,平稳;设备齐全,功能更广。在海上可以进行幾乎所有的陆上生产和科研項目,更可以進行只有海洋上才可以進行的海洋科研和海上开发项目,将成为附近其他元件平台和浮島的海上中心乡镇,使人类真正住进海洋。

     

    浮岛和浮岛场可以长期停留在一个地点,或随气候条件和海流而巡游在设定的海域上和交通线上,从事各种工作。冬天避开冰冻的海域,夏天避开台风热带风暴地带。若干浮岛场如果分布在相当接近的一片海洋上,便形成一个相当大的人居群落,在海上生活将不再孤独、寂寞。

 

五.浮岛的功用。

    海洋不但面积大,没有山河沙漠的阻碍,而且可向水下利用的深度远比陆地向地面下的利用深度大,将来人类必然要从海洋取得各种生活资源。在海上容易布局,视气候和海洋条件,充分利用阳光、雨水、温度等气候和海水因素,把浮岛布置在最适当的位置,并随海上自然条件经常作必要的调整,发挥最大的功效。海上生产基地不受陆地上的山川地质、地理、地形、位置、气候的种种限制,比陆上的基地更具有投入-产出优势。海上交通可以随意开通,运输量大,方便价廉,使得这些浮岛和浮岛场对原料、产品与服务的利用,比在陆地上更经济。

    以农业为例:未来的农业,将类似现在的养畜场,是人工设计的立体、室温光照完全调节、一年多季、高产、绿色的粮、蔬、果、畜农场,其生产力可以相当于现在陆上平面农地的几十倍,而且没有水旱灾变。按照产品性质而设计相应的浮岛和浮岛场生产基地,可以随时随地供应沿海和浮岛的生活与生产必需品。

以能源为例,现在除了海上固定开采平台外,南韩已经建造了巨大的无动力浮動式液化天然氣(FLNG)開採平台,滿載時重量將超過60萬公噸,但仍旧是船型,单一建造。能源浮岛的概念是批量生产,配置到地,更具优势。

    浮岛在海港、河港和内河同样可以发挥重要作用。由于它有灵活设计、拼装、布置的特点,因此可以在任何水域迅速建立,借以扩大港口,码头,能源基地,物流基地,农业基地,等等,只要与岸上的交通系统连接就成为陆地的一部分,提高所靠陆地或港口的功能和价值。同时利用河流交通与远近沿河地带的社区形成一体。比在陆地上从探测地点到建筑固定设施,既快速又经济。水上科研基地还容易移动位置。

 

     人类日益觊觎海底的大量矿产,过去远洋开采的技术难度大,工程浩大,并且人类还不能在远海上维持长期生活,增加了难度。建设海上浮岛,可以解决这个重要困难。各种开采海洋资源和海洋生活多样化的需要,都可以利用浮岛的技术而推进。人类的生存空间将得以大为开阔,生产能力大为提高,就业机会随之大幅度增加。

    全世界有千千万万无人居住的岛屿、岛礁;中国便有上万。浮岛能够把它们转化为有人居的有用岛屿。利用建高架桥的技术和海上采油平台的技术,在小岛屿和水下礁石上,建高架平台。浮岛场依托那样的平台,成为有永久性的稳定的生产性海上村镇。

    有的小岛屿国家正在面临被海平面上升吞没的危险。人工浮岛可以扶危存亡,帮助他们提升和扩大生存空间,永远立足于世界国家之林。中国如果有这种技术,便能够大大提升与西太平洋各国的友谊关系。

在全球海水上升中,遭难的不仅是岛屿国家,大多数国家的沿海地区也会遭受大面积的淹没。其中,中国将是淹没区域最大,精华区域受灾最重的国家。在逐步淹没的过程中,浮岛将能够发挥尽量保护和继续使用淹没地带的功能。因此,浮岛新技术衍生的新产业势必是未来最重要的产业之一。

 

    浮岛和浮岛场在公海的法律地位,和船舶一样,本身属于本国的领土,但是遵守《联合国海洋法》,在浮岛和浮岛场四周不可以主张领海和专属经济区。这和岛屿、岛礁领土不同。浮岛乃是人类共同和平利用海洋的平台,不是争夺领土领海,独占资源的工具。国际合作而共同使用浮岛,将是增加国与国间友好合作的机会。

     

六.浮岛的产业群

    船舶为了航行的需要,平面空间狭小,船体狭长,利于乘风破浪。船上建筑采用立体结构,水面上、下建筑可达几十层。船的整体建筑,使它有沉没的危险。所以不适合长期人居生活。

至今海洋人工浮岛主要有两种,即豪华的居住-旅游点和开发与储存能源等的特殊单元。其概念是每一个项目单独设计,专一使用。不适合繁衍推广,使一般普通人长期居住生活。海上平台和浮岛的概念则望眼未来,利用最尖端科技和制造理念,为人类走向海洋提供平台,在海上建立无数大面积的生活、生产和科研空间。

    浮岛没有高层建筑,所以浮力设计比较简单,只需要有足够的总浮力,支持水上三至四层、水下一部分一至二层设施的重量。浮岛上的各种设备视平台的工作性质而定,可以按照轻重大小妥善配置浮力而建设。

浮岛没有钢铁防弹结构,没有沉重的武装与军用装备,没有军火储存,也没有强大的动力设备,因此有强大的承载力可以利用。在这方面,浮岛比船舰的建造简单。

    浮岛的科技难度在于岛上设备的设计和制造。因为其任务多种多样,复杂而需要适应海洋环境,因此浮岛的研制需要上面所提出的几类关键技术。所有陆地上的各类生产设备都须要重新设计为适合在浮岛上拼装和使用,最终浮岛产业势必将包括所有各种各样陆地上的产业,范围无限,成为包罗万象的新产业群。浮岛产业的每一个环节的生产、管理与运作、维修,都必须提升到新的数控设计和大规模数控生产水平,其中必然催生千千万万的新技术,新专利。在这方面,浮岛产业的复杂性便远甚于建造单体船舶或单一的豪华浮岛。

    浮岛用途广泛,远洋近海有无限发展前景,因此需求量势必越来越大。浮岛上和陆上的相关工业、设备设施、生产线,相关人员的生活需要、水电能源交通、后勤支援、和科研教学,必将形成一个新兴的庞大产业群。仅仅为浮岛的需要,便必须建立庞大的专用船队和航空队/直升机队,为广布海洋的浮岛从事运输、后勤、拼装、维修、改建等服务。整个浮岛产业群,是海陆空综合运作的产业群。浮岛技术的成功,很可能将引起在陆地上的产业改建、升级,不断提高高精尖的生产力。产业革命不仅限于海上。

    航空产业和外空产业已经是巨大的尖端产业,引领许多新兴产业的兴起。浮岛产业会更大,覆盖所有未来生产、生活的各行各业,很可能引起又一轮科技和产业革命,空前地使人类的生活圈覆盖到海洋。

    浮岛产业的概念如果成立,科技含量高,涉及产业广,规模大,需要由政府统筹,投入巨资,广建研发、试制和试验试用机构,兼纳各方面专长的公私产研机构分头、多头地共同推动进行,及早建立这样一个新产业,不落人后。

 

六.新企业和教育。

    海上的生活和生产空间,是一寸一寸制造出来的,寸土寸金。浮岛产业是创能节能、创资源节资源的新企业,并自然具有不断进步的特性,因此是知识型的产业群。参与这个产业群的科研和工程人员、管理人员,以及在浮岛上生产、居住和工作的人,都必须是受过良好教育和良好训练的高精尖人才,有能力处理陆地上所没有的自然和人为的各种海洋问题。所有这些,需要数百万数千万的人。为此,必须有系统、有计划地提高从学前到研究所全程教育的素质。可以说,是否能够成功地发展出一个浮岛产业群,端视教育系统是否能够为此培育大批高质量的人才。否则一切都不会成功,还难免会发生一个又一个的巨大灾难事件。

 

    未来的世界是海洋世界,人类将来必然会大量走向海洋,并在海洋上长期生活和工作。住进海洋是必然的趋势。中华民族需要迎头赶上海洋时代的需要, 大力走向海洋,在海洋立足。第一需要有海洋精神,第二需要有海洋能力,包括海洋科技和海洋产业。两者必须兼备,相互提升。创立浮岛产业,将是训练中华青年进入海洋的切入点,从而掀起国民奔赴海洋的热情、兴趣与海洋精神,提高国民的海洋创新能力。反之,没有海洋精神和海洋能力的民族,势必很难在世界上与其他民族比肩平等,共享这美好的地球。


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