Международная Программа строительства в Мировом Ок

          Технический очерк

    Друзья  земляне!

Предлагается  вашему вниманию Международная Программа строительства в Мировом Океане плавучих островов различного назначения.

Для строительства таких сооружений, как плавучие острова, традиционные строительные системы, основанные на применении железобетонных и стальных конструкций, не годятся. Как показывают оценки, нагрузки, которые будут испытывать плавучие острова как единые целостные сооружения, а также нагрузки на их отдельные конструкционные узлы, элементы конструкций, фрагменты поверхности и объема, слишком велики и разнообразны. Пригодными, во-первых, оказываются исключительно ячеистые конструкции, обладающие очень высокой удельной конструкционной прочностью и одновременно плавучестью. Во-вторых, ячеистые конструкции должны собираться из конструкционного материала, обладающего уровнем физико-технических свойств, в десятки раз превышающим  уровень свойств железобетона. В-третьих, набор обязательных свойств, которыми должен обладать конструкционный материал, включая технологические свойства, существенно шире, чем могут удовлетворить железобетон и сталь. Примерами таких требуемых свойств являются отсутствие у конструкционного материала электропроводности, а также полная неподверженность химической и электрохимической коррозии в морской воде.

В основе предлагаемой Программы лежит новейшая суперкомпозитная ячеистая строительная система. Только она позволяет удовлетворить многочисленные требования по прочности, надежности и долговечности, предъявляемые к столь объемным, сложным и ответственным  сооружениям, как плавучие морские острова. В самом общем виде указанная строительная система представляет собой сборку из отдельных суперкомпозитных листовых элементов ячеистых пространственных структур.

Суперкомпозиты – это новый класс конструкционных строительных материалов. По своей структуре и составу суперкомпозиты представляют собой композиционные материалы на основе неорганического вяжущего – цемента. Суперкомпозиты в десятки раз превосходят железобетон по всему спектру физических, технических и технологических характеристик. Суперкомпозиты, кроме того, обладают теми характеристиками, которыми железобетон не обладает, в частности, полной собственной водонепроницаемостью и стойкостью к такой химически агрессивной среде, как морская вода. Последнее означает, что суперкомпозиты не требую дополнительных мер по их гидроизоляции или повышению химической стойкости. Это очень важно именно для строительства сооружений и их последующей эксплуатации в морской воде.

Но одних свойств конструкционного материала, пусть и очень высоких, мало. Гораздо важнее оказываются свойства ячеистых структур, собираемых из этого материала. Ячеистые структуры являются совершенно новым промежуточным звеном в традиционной связке «материал – конструкция». Между «материалом» и «конструкцией» появляется «ячеистая структура». Новая связка выглядит так: материал (в данном случае это суперкомпозит) - ячеистая структура – конструкция. Это новая цепочка, в которой конструкция реализуется из структурно организованного  материала. Более того, ячеистая структура, в которой реализуется конструкция, позволяет поставить вопрос о реализации всего сооружения (в нашем случае – плавучего острова) не из отдельных конструкционных элементов, а как единой целостной конструкции. Вместо связки «материал – конструкция – сооружение» для строительства крупногабаритных морских сооружений предложена принципиально новая связка «материал – ячеистая структура – сооружение». По сути, звено между «материалом» и «сооружением», называемое «конструкцией», исчезает. Сооружение в процессе сборки ячеистой структуры «выращивается» в как единое целое без межконструкционных швов.
Только высочайший уровень силовых свойств ячеистых структур обеспечивает реализуемость предлагаемой Программы. Сплошные в теле силовые конструкционные элементы из стали или железобетона слишком тяжелы, слишком непрочны. Поэтому основу данной Программы составляют сооружения принципиально нового типа, не имеющие сплошных в теле силовых элементов. Все требования в полном составе и в полном объеме к плавучим островам могут быть удовлетворены только в ячеистых структурах.

Перечислим лишь некоторые важнейшие свойства ячеистых структур:

• Ячеистые структуры обладают высокой плавучестью. Ячеистые сооружения теряют плавучесть только в том случае, если их разбить буквально в щепки, вплоть до каждой ячейки.

• Ячеистые структуры обладают высочайшей надежностью. В ячеистой структуре невозможно катастрофическое развитие трещин. Трещина, проходящая через всю ячеистую структуру, невозможна.

• Ячеистые структуры имеют высокий запас деформационной прочности.

• Ячеистые структуры обладают способностью  перераспределять напряжения по всему своему объему, в частности, всему телу сооружения. В ячеистых структурах нет мест локальной концентрации напряжений. 

• Ячеистые структуры обладают способностью  выдерживать огромное гидростатическое давление, выдерживать значительное по величине гидростатическое обжатие, свойственное для больших глубин.

• Ячеистые структуры обладают способностью выдерживать импульсные и периодические колебательные нагрузки, выдерживать очень сильный гидродинамический удар.

• Ячеистые структуры обладают способностью гасить в своем теле энергию вибраций, энергию колебаний, энергию удара, энергию взрыва.

В предварительном плане разработаны уникальные ячеистые структуры стенки  корпуса плавучего острова, способные выдерживать внешнее гидростатическое давление в десятки атмосфер. Кроме того разработаны варианты многокорпусных плавучих островов, обеспечивающих им исключительно высокую надежность и живучесть.

Важнейшей характеристикой островов является их плавучесть, основанная на  использовании выталкивающей гидростатической силы Архимеда. Плавучие острова не опираются на дно, их несущая способность определяется весом воды, вытесненной телом острова. Ячеистые структуры позволяют за счет заполнения их балластом регулировать плавучесть островов.

Острова по своему назначению могут быть узкоспециализированными, широкопрофильными или универсальными. Приведем в качестве примера краткий перечень возможных задач, решаемых плавучими островами:

• Плавучий порт;

• Плавучий аэродром;

• Плавучее поселение или город;

• Плавучий космодром;

• Плавучая гидроэлектростанция, ветроэлектростанция, солнечная электростанция или другой энергетический объект;

• Плавучее сырьевое добывающее предприятие;

• Плавучий курорт, медицинский объект, объект иного социального назначения;

• Плавучий завод, в частности, по переработке рыбы и других морских продуктов;

• Плавучая научная океанологическая, метеорологическая, геофизическая и т.д. база;

• Плавучий логистический комплекс и т.д.


Острова по своим размерам могут быть как очень маленькими (несколько тысяч м кВ.) и очень большими (десятки кВ км), могут иметь малую осадку (единицы и десятки метров) и сверхбольшую осадку (многие сотни метров).

Острова могут состоять из нескольких плавучих тел, расположенных друг над другом. Острова и их составляющие могут иметь в плане любую необходимую форму.

Острова могут располагаться недалеко от берега и на удалении в сотни и тысячи км. Острова могут располагаться над неглубоким дном, над шельфом и глубоководным дном Мирового Океана.

Острова могут располагаться в территориальных водах или в международных водах. Острова могут  располагаться в любой климатической зоне, включая крайние северные и южные широты.

Острова могут быть стационарными, т.е. не предполагающими их перемещение, и мобильными, предполагающими их перемещение, с необходимыми силовыми средствами и системами автономного якорения. Острова могут образовывать компактные или распределенные по акватории группы островов с внутренней системой каналов и транспортных подводных тоннелей.

Острова могут быть обитаемыми и необитаемыми. Острова могут быть полностью автономными со всей необходимой системой жизненного и функционального обеспечения.

Острова могут иметь разные уровни надежности и живучести. Особо важные острова могут иметь повышенную надежность, вплоть до уровня гарантированного выживания при глобальных катастрофах. Устойчивые к гигантским волнам, которые могут возникнуть в мировом океане вследствие падения метеоритов, такие острова могут обеспечить  решение глобальной проблемы сохранения Человечества.

Представляется, что нужна международная Программа строительства множества плавучих городов для спасения Человечества от возможных катастроф.

Отдельные государства или группы государств совместно могут решать свои  стратегические задачи, такие, например, как:

• компенсация дефицита общей территории или прибрежной территории,

• выход в Мировой Океан,

• обеспечение сырьем промышленности,

• решение транспортных проблем, связанных с развитием авиации или морского флота.

Безусловно, в условиях такой активности произойдет перераспределение  сначала акватории Мирового Океана, а затем и его ресурсов между технологическими лидерами. Настоящая Международная Программа имеет целью разработать лидирующие строительные технологии  освоения в первую очередь поверхности и относительно неглубоких слоев объема Мирового Океана. Строительные технологии освоения шельфа и глубоководного дна Мирового Океана являются предметом других Международных Программ.

Предлагаемая Концепция Программы ориентирована  на практическую реализацию новейших технологических достижений российских ученых. В рамках настоящей Концепции  предполагается выполнение работ по следующим направлениям:

• создание системы научных, технологических, конструкторских, производственных подразделений  для детальной разработки Программы строительства искусственных островов и реализации стартового проекта;

• проектирование  и строительство завода по производству суперкомпозитов;

• проведение испытаний суперкомпозитов и суперкомпозитных ячеистых структур;

• моделирование вариантов плавучих островов и  отдельных силовых узлов;

• моделирование базовых гидродинамических условий эксплуатации плавучих островов в Мировом Океане;

• моделирование поведения плавучих островов и их элементов в различных эксплуатационных условиях;

• моделирование катастрофических сценариев и соответствующих комплексных воздействий на плавучие острова;

• разработка моделей надежности плавучих островов и выбор соответствующих технических решений;

• выполнение проекта плавучего острова для заданного вида использования;

• осуществление натурного проекта в заданном регионе Мирового Океана;

• опытная эксплуатация плавучего острова;

• подготовка технического задания на разработку строительного робота первого поколения;

• подготовка технического задания на разработку автоматизированного и роботизированного морского производственного комплекса для серийного  строительства искусственных островов;

• подготовка технического задания на разработку автономной системы жизнеобеспечения на плавучем острове.

В освоении Мирового Океана, в освоении его сырьевых, энергетических и прочих ресурсов объективно заинтересованы все государства мира, все Человечество. Освоение Мирового Океана – это важнейшая стратегическая цель Человечества.

В ближайшие десятилетия научно-технический прогресс сконцентрируется на задачах, связанных с освоением Мирового Океана. Мир стоит на пороге эры Аквацивилизации.

С неизбежностью будут возникать плавучие аквагорода с десятками миллионов обитателей в каждом. Акваурбанизация - новая фаза освоения планеты Земля,  позволяющая создать комфортные условия обитания на планете сотням миллиардов жителей.

По это причине освоение новой суперкомпозитной ячеистой строительной системы, разработка методов проектирования и технологий строительства плавучих островов позволит в самое ближайшее время и за очень короткие сроки сформировать на международном строительном рынке новый огромный сегмент.
Потенциал соответствующего  сегмента  рынка строительных услуг,  изделий  и сооружений можно оценить величиной в 100 – 150 трлн. долл.