استفاده از پل های شناور در دریا

استفاده از پل های شناور در دریا (یا در آبهای باز مانند مناطق برون مرزی ، خلیج ها و تنگه ها) نسبتاً نادر و چالش برانگیز است ، در درجه اول به این دلیل که محیط دریایی به مراتب چالش برانگیزتر از رودخانه ها و دریاچه ها (امواج قوی ، آبهای عمیق ، جریان های قوی ، خورش نمکی ، تهدیدات تیفون/طوفان و غیره است.). با این حال ، در سناریوها و شرایط خاص خاص ، پل های شناور در دریا هنوز ارزش کاربردی منحصر به فرد و امکان سنجی فنی دارند.

سناریوهای اصلی برنامه
برنامه های نظامی (عمدتا موقتی):

عملیات فرود/پشتیبانی لجستیک: این کلاسیک ترین کاربرد پل های شناور در دریا است. از آنها برای ایجاد سریع مسیرهای دسترسی از کشتی های فرود به سواحل یا اتصال کشتی های عرضه دریایی با پایگاه های ساحل به پرسنل ، تجهیزات و تجهیزات حمل و نقل استفاده می شود. یک مثال مشهور بندر مصنوعی "توت" در هنگام فرود نرماندی در جنگ جهانی دوم است که شامل یک ساختار بزرگ حوض شناور شناور ، در اصل با یک پل شناور گسترده است. نیروی دریایی مدرن همچنین برای این منظور از سیستم های پل شناور ماژولار استفاده می کند.

ساخت سریع اسکله ها/نقاط انتقال موقت: در مناطقی که دارای امکانات بندری یا بنادر آسیب دیده هستند ، ساختارهای پل شناور می توانند به سرعت برای ایجاد نقاط موقت یا سیستم عامل های انتقال مواد مستقر شوند.

برنامه های غیرنظامی (موقت یا نیمه دائمی):

سیستم عامل های مهندسی دریایی در مقیاس بزرگ/جاده های دسترسی: در طی پروژه های بزرگ مانند ساخت و ساز مزرعه بادی دریایی ، ساخت و سازهای پل دریای متقاطع و لایه بندی خط لوله زیر دریایی ، پل های شناور موقت ممکن است برای حمل و نقل پرسنل ، تجهیزات و مواد ، اتصال کشتی های ساختمانی ، سیستم عامل های کار و ساختارهای موجود یا ساختارهای موجود لازم باشد.

پایانه های موقت/پایانه های کشتی: از پل های شناور می توان برای دسترسی موقت مسافران برای سوار شدن و پیاده روی ، یا وسایل نقلیه بارگیری و بارگیری ، بین جزایر یا زمین و یا در هنگام نگهداری پایانه های موجود استفاده کرد. به عنوان مثال ، آنها می توانند کشتی های بزرگ سفر دریایی را به ساحل متصل کنند یا به عنوان پایانه های موقت کشتی خدمت کنند.

سیستم عامل های رویدادهای خارج از کشور: آنها صندلی های موقت ، سیستم عامل های عملکردی یا اتصال جاده های دسترسی برای رویدادهای بزرگ در خارج از کشور (مانند رویدادهای ورزشی ، کنسرت ها و نمایشگاه ها) را ارائه می دهند.

دسترسی اضطراری/امدادرسانی بشردوستانه: هنگامی که حمل و نقل زمینی ساحلی به دلیل فاجعه ای مانند سونامی ها و زمین لرزه ها مختل می شود ، از پل های شناور می توان برای ایجاد سریع مسیرهای حمل و نقل اضطراری در خارج از کشور یا مسیرهای تخلیه پرسنل استفاده کرد.

نیازهای ویژه در محیط های خاص:

اتصال به جزایر دریایی: بین جزایر نسبتاً کوچک و نزدیک ، یا بین جزایر و سرزمین اصلی ، پل های شناور نیمه دائمی (که اغلب با برخی از ساختارهای ثابت همراه هستند) گاهی اوقات به عنوان یک راه حل کم هزینه یا کمتر از نظر فنی چالش برانگیز نسبت به پل های ثابت در نظر گرفته می شوند. کشورهای Fjord مانند نروژ چنین برنامه هایی را مورد بررسی قرار داده اند.

شکسته کننده های شناور/سازه های موج شکن: در حالی که در درجه اول برای عبور نیست ، ساختار آنها شبیه به پل های شناور است ، با استفاده از ساختارهای شناور برای از بین بردن انرژی موج و محافظت از آبها یا سازه های اطراف.

چالش های اساسی با پل های شناور دریایی:

محیط سخت اقیانوس:

امواج: امواج بزرگترین چالش را ارائه می دهند. پل های شناور باید در برابر امواج در جهت ها و اندازه های مختلف ، حفظ ثبات ساختاری و قابلیت اطمینان اتصال برای جلوگیری از تغییر بیش از حد یا حتی تجزیه. این امر به یک طراحی ساختاری بسیار قوی و یک سیستم اتصال کارآمد نیاز دارد.

عمق آب و جریان ها: محیط های در اعماق دریا به زنجیرهای لنگر طولانی تر و لنگرهای سنگین تر ، افزایش قابل توجهی در هزینه ها و چالش های فنی نیاز دارند. جریان های قوی می توانند بارهای افقی قابل توجهی را به پل های شناور تحمیل کنند.

Typhoon/Hurricane: در شرایط آب و هوایی شدید ، پل های شناور اغلب نیاز به تخلیه یا غوطه ور شدن دارند (اگر طرح اجازه می دهد) از قبل برای جلوگیری از آسیب فاجعه آمیز.

خوردگی اسپری نمکی: آب دریا و اسپری نمکی برای سازه های فلزی (فولاد و اتصالات) بسیار خورنده هستند ، که نیاز به پوشش های ضد خوردگی با کارایی بالا یا استفاده از مواد مقاوم در برابر خوردگی (مانند آلیاژهای آلومینیوم ، مواد کامپوزیت و بتن تخصصی) دارند.

رسوب بیولوژیکی: دلبستگی ارگانیسم های دریایی به ساختارهای شناور و ساختارهای زیر آب باعث افزایش کشیدن و وزن می شود و باعث تسریع در خوردگی می شود.

طراحی ساختاری و ثبات:

قابلیت اطمینان اتصال: اتصالات بین ماژول ها باید برای جلوگیری از شل شدن ، یک اتصال ایمن را در زیر بارهای پویا (مانند امواج و کشتی های متلاشی) حفظ کنند.

پایداری کلی: یک سیستم اتصال پیچیده (زنجیرها ، لنگرگاه ها ، پاهای تنشی و غیره) لازم است تا کل ساختار پل شناور را در جای خود نگه دارد و در برابر اثرات ترکیبی باد ، امواج و جریان ها مقاومت کند.

استحکام خمشی/پیچشی: پل های شناور در خارج از کشور طولانی مدت نیاز به استحکام ساختاری بالاتری برای مقاومت در برابر خم شدن و تغییر شکل پیچشی ناشی از امواج ، اطمینان از عبور ایمن و راحت دارند.

دسترسی و ایمنی:

Sway: امواج باعث می شود که پل شناور به طور مداوم در حال چرخش باشد ، بر ایمنی و راحتی وسایل نقلیه و عابران پیاده تأثیر می گذارد و سرعت و محدودیت بار را تحمیل می کند.

شکاف و اختلاف ارتفاع: اختلاف و اختلاف ارتفاع بین ماژول ها با حرکت موج ، ایجاد یک خطر ایمنی و نیاز به طرح های خاص (مانند رمپ های انعطاف پذیر) برای اطمینان از دسترسی مداوم.

ترخیص و ناوبری: طرح باید شرایط لازم برای حمل و نقل کشتی هایی را که در زیر می گذرد در نظر بگیرد.

هزینه و نگهداری:

هزینه ساخت و ساز بالا: محیط های دریایی به یک ساختار قوی تر ، یک سیستم پیچیده تر و اقدامات ضد خوردگی گران تر نیاز دارند.

هزینه عملکرد و نگهداری بالا: بازرسی مکرر ، نگهداری (به ویژه برای اجزای زیر آب ، سیستم های اتصال و پوشش های ضد خوردگی) و تمیز کردن (برای جلوگیری از سوخت های زیستی) مورد نیاز است. عملیات ویژه (مانند تقویت یا تخلیه) نیز قبل و بعد از هوای شدید مورد نیاز است. طرح های مقاوم در برابر Typhoon نیز به میزان قابل توجهی هزینه ها را افزایش می دهد.

فن آوری های کلیدی برای پل های شناور دریایی
اجسام شناور با کارایی بالا: پنتون های بزرگ فولادی یا بتونی با آب و هوای عالی ، پایداری و استحکام. مواد کامپوزیت نیز مورد بررسی قرار می گیرند.

اتصالات با مقاومت بالا و با قابلیت بالا: اتصالات مفصلی که قادر به تحمل بارهای پویا قابل توجه هستند و باعث می شود درجه خاصی از چرخش باشد.

سیستم های پیشرفته Mooring: بر اساس عمق آب و شرایط دریا ، با استفاده از زنجیره های لنگر/لنگر با استحکام بالا و لنگرگاه های بالا ، روش مناسب برای اتصال (اتصال به آب درآینه ، تزیینات تنشی یا کمک موقعیت یابی پویا) را انتخاب کنید.

تجزیه و تحلیل پاسخ پویا و کنترل: از شبیه سازی رایانه ای برای پیش بینی پاسخ حرکت پل شناور در شرایط مختلف دریا استفاده کنید ، به طور بالقوه تغییر شکل از طریق بهینه سازی ساختاری یا سیستم های کنترل فعال/غیرفعال (مانند میراگرهای جرم تنظیم شده).

طراحی دقیق ضد خوردگی: از جمله پوشش های با کارایی بالا ، محافظت از کاتدی و انتخاب مواد مقاوم در برابر خوردگی.

طراحی مدولار: تولید ، حمل و نقل ، استقرار سریع و تعمیر و تعویض را تسهیل می کند.

خلاصه: پل های شناور راه حل های مهندسی بسیار تخصصی ، پرهزینه و پرخطر برای برنامه های برون مرزی هستند. آنها در درجه اول نیازهای موقت ، اضطراری یا نیمه دائمی را در سناریوهای خاص ، به ویژه در تدارکات نظامی ، پشتیبانی مهندسی دریایی در مقیاس بزرگ و اسکله های موقت ارائه می دهند. در حالی که تلاش هایی برای کشف و اجرای پل های شناور در سناریوهای غیرنظامی ، مانند اتصال جزایر نزدیک ساحل صورت گرفته است ، پذیرش گسترده آنها به دلیل محیط سخت دریایی (به ویژه باد و امواج) و هزینه های زیاد و نیازهای نگهداری ، بسیار کمتر از رودخانه ها یا دریاچه های آرام داخلی است. اجرای موفقیت آمیز پل های شناور در دریا به شدت به فناوری پیشرفته مهندسی ، سیستم های محکم و محکم و نگهداری مداوم و مداوم متکی است. برای مسافت طولانی ، حمل و نقل متقاطع دائمی ، پل های ثابت (مانند پل های عبور از دریا) یا تونل های زیرزمینی به طور کلی گزینه های قابل اطمینان تر و اصلی هستند.