CN204707741U - 四箱合一沉浮式带阻尼板伸缩悬重张力腿抗风浪钢管网箱 - Google Patents
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Abstract
四箱合一沉浮式带阻尼板伸缩悬重张力腿抗风浪钢管网箱,周圈钢管为填充塑料发泡体的永久浮力舱,中央十字交叉钢管为装设进/排水管阀及进/排气管阀的可变浮力舱,自由悬重杆放置在田字形框架交汇点的套管内滑动,自由悬重杆下端套接上底靴式重骨料混凝土压载体,下主缆绳、供张拉阻尼板的缆绳或浮管,均系扎在自由悬重杆上,养殖用网衣上部纵,横向挂接在田字形框架的扶手上,下部系扎在下主缆绳上,网箱系结在浮筒式系泊***上,本专利网箱四箱合一,可沉浮,带阻尼板,伸缩悬重构成了不同于重力式的HDPE,而是张力腿式结构,因而有更好的抗风浪、抗海流优点,并且比HDPE更强、更刚、又生态环保、经济实用。
Description
技术领域
四箱合一沉浮式带阻尼板伸缩悬重张力腿抗风浪钢管网箱,是一种解决各种深度(浅,中,深)水域的新式经济型网箱,突出台风袭击不撤离或不下沉时,仍有可靠的抗风浪安全性,同时具有环保生态特点,经济适用,保留了聚乙烯管材(简称HDPE)制作的网箱的操作面好的优点。本发明属海洋工程领域。
背景技术
网箱养殖是海洋经济的重要部分,目前由挪威引进的聚乙烯管材(简称HDPE)制作的网箱遍地开花,在黄渤海,东海,南海,都在大量使用,这种以HDPE材料制作的浮式或沉浮式网箱,虽然沉浮式网箱有沉浮功能,台风袭击前可沉于一定深度,规避水面最大的波浪冲击,但从实践来看这种网箱仍有下列致命的缺陷:
1.不适应海流的冲击,据观察海流速度仅达0.257m/s时就可能发生变形,在流速达lm/s时将损失80%网箱养殖容体,这样受制于海流,就丧失了大量水质交换条件更好的养殖资源。
2.由于上述的原因这类网箱只能在风平浪静的内湾使用,由于养殖户蜂拥在这个狭小的内湾内,造成湾内水质十分恶劣,甚至臭气冲天,鱼品质差,鱼病多,海滨城市丧失了最可贵的一线海景,这就逼使地方政府为了城市开发,不得不强行去驱赶内湾,近岸网箱养殖户,如广东从西向东都在清理、强拆内湾养殖网箱,但因没有开阔水域使用的技术支持,这就使这些过去的渔民处于无魚可捕,又无海可耕的十分困难的境地。
3.HDPE网箱平面刚度差,失稳是它破坏的主要形式之一,2013年8月台风“尤特”吹袭广东阳江及饶平,造成当地网箱全军覆没,网箱骨架在台风造成的旋转海流作用下呈现失稳破坏,其破坏形态如同把箱体“扭麻花”。自2011年以来,台风所至,养殖网箱均全军覆没,浮式或沉浮式HDPE网箱根本不可能抗台风,如2011年9月底海南临高在开阔水域的养殖网箱,在台风“尼格”袭击下全军覆没,一半被吹至外海丢失,一半吹到岸边打烂,快收获的鱼一条都没收回来,仅三家公司的经济损失就近8亿。同样灾害也发生在2013年9月福建漳州,台风“玉兔”造成损失数亿元,2014年7月发生在海南及广东粤西的台风“亚马逊”,使无数养殖户血本无归,虽然,在此之前海南养殖户已吸取2011年台风“尼格”袭击的教训,按海南省海洋与渔业厅2011年底发文《关于深水网箱养殖灾后恢复生产的指导性意见》作了改进。
4.沉浮式HDPE网箱的沉浮功能,使网箱在台风袭击前可沉于一定深度,规避水面最大的波浪冲击,但由于应用水域不当,下潜抗风浪效果不大,因为,直至2014年,我国并无置于外海深水区的网箱,由于有一系列技术及管理困难,也需要大的资金投入建设远海基地及穿梭船舶,所以,置于外海深水区不是件容易的事。现所讲的所谓深水网箱,其实是置于水深20m以内,离岸不到20km,相比近岸、内湾网箱水稍深,路稍远些的网箱。在这种浅,中水深水域,波浪影响随深度衰减并不明显,因为只有当水深与波长之比d/λ>0.5时,即为深水水域时,波浪影响随深度衰减才明显,在半水深处的水质点速度才可降至水面的1/5,这几年从南到北台风惊过的地方,网箱均全军覆灭就是明证。对此,中国水产科学研究院黄海水产研究所关长涛,林德芳,黄滨,黄文強在国家”863”计划项目研究中撰写的我国“深海抗风浪工程技术的研究与发展”一文中(见参考文献1),在论述关于升降式网箱的降水层受力方面,对设置水深20m为原型,文章认为“对原来普遍认为的网箱下潜的防浪,减流作用,还需要通过大量的实验重新认识。”因此,解决这个问题还必须从加强网箱强度及刚度着手,配合结构型式及系泊方式改进,我们认为正确措施是:
a.由聚乙烯管材(简称HDPE)制作改用强度高得多的钢管材,HDPE一些省的技术标准规定拉伸屈服强度>=19mpa,HDPE拉伸屈服强度最高才为26mpa,因此,即使采用最好的HDPE也不到钢材的1/10!
b.目前HDPE网箱主浮管多为直径250mm,壁厚15mm,管材的刚度为材料的弹性模量乘截面惯性矩,钢的弹性模量通常是高密度聚乙烯弹性模量的200倍左右,再比较一下截面惯性矩,截面惯性矩公知公式为I=0.0491(D4--D1 4),对于管径250mm,壁厚15mm的管,截面惯性矩为7678cm4,若改用外径377mm,壁厚8mm的管,依上式可算得该管截面惯性矩为15796cm4,大管与小管截面惯性矩两者为2∶1,弹性模量钢与HDPE为:200∶1,合计为400∶1,这说明了采用较大口径钢管对増强网箱刚性意义重大。
c.选取水动力学性能好,抗风浪能力强的结构形式。如近二十年前开发出来的自由悬重张力腿式就是理想的结构形式,该类型结构具有如下特点:
●结构浮心在上,重心在下,具有恒稳性及无条件平衡,不会倾复。
●结构浮力远大于自重平衡的浮力,足够大浮力的浮力舱与位于立柱底部足够大压重的压载舱连接起来,二者处于平衡状态后,二者之间就产生了张力,假定风,浪,流共同作用下产生的水平力,它使浮体产生偏离,设水平力产生顺时针的倾复力矩,浮力则产生逆时针恢复力矩,二者正好反向,即浮力会反向作用使它回到平衡点,从而实现动态平衡,这就是顺应式锚固的原理。
●动态的平衡增加了系泊的可靠性,系泊力为外部提供的系泊力加自身的恢复力。
●处于平衡状态时,结构就有了直立自浮能力,坐底后网箱就能自稳定,保持箱形不变。
d.采用4箱組合形式,结构整体性更好,系泊***及水域利用率更高,有利于降低造价。
e.采用参考文献[2]“可随水位涨落升沉的张力腿式深水网箱”专利,用阻尼板减少网箱巅波,降低网箱破损风险。同时,养殖鱼的糞便及残饵落在阻尼板上,不会落入泥面积累成污染源,而是转化为其他鱼类及物种养份,使网箱成为生态环保型网箱。
f.采用参考文献[3]“气囊调节浮力可随水位涨落升沉的柔性结构张力腿式深水网箱”专利,提出了气囊充气排气使柱体充水或排水,气囊万一失效,仍可按常规通过该箱体装设的注/排水管阀及注/排气管阀来实现可变浮力功能,实际上是确保浮力安全的双保险措施,解决了浮沉式网箱注/排水一直以来的困惑。
g.采用参考文献[7]树状单点系泊***专利号:ZL201420521171.4,网箱系泊采用系泊大型海上生产贮油轮的浮筒式系泊***,使网箱处于弹性支承中,实现卸力、减力。
在本专利中将合理组合上述技术,突破现流行的HDPE网箱的局限,寻求一种安全、可靠、抗风浪、适用于海流较急及无遮档开阔海区的新型网箱,特别是不依赖于注水下沉这一技术措施,靠网箱***能力抗得住台风,是真正意义上的抗风浪深水网箱,这对于深水网箱发展是至关紧迫的。
参考文献
[1]“我国深海抗风浪工程技术的研究与发展”中国水产科学研究院黄海水产研究所 关长涛,林德芳,黄滨,黄文強
[2]“可随水位涨落升沉的张力腿式深水网箱”专利号201320095246.2发明人:古国维 专利权人:古国维
[3]“气囊调节浮力可随水位涨落升沉的柔性结构张力腿式深水网箱”专利号ZL201320623481.2发明人:古国维 专利权人:古国维
[4]“深水系泊柱”专利号:ZL201320616701.9发明人:古国维 专利权人:古国维
[5]“带防荡板的沉浮式张力腿结构HDPE网箱”专利号L201420225623.X发明人:古国维 专利权人:古国维
[6]“带阻尼防荡板半潜式平台型游钓养殖二用柔性环保网箱”专利号:ZL201420319567.0发明人:古国维 专利权人:古国维
[7]“树状单点系泊***”专利号:ZL201420521171.4发明人:古国维 专利权人:古国维
发明内容
为了突破HDPE网箱的局限,寻求一种安全,可靠,抗台风,适用于海流较急及无遮档开阔海区的新型网箱,特别是不依赖于注水下沉这一技术措施,靠网箱***能力,不下沉也能象石油平台一样抗得住台风,应采用前述的方法,从多方面对HDPE网箱的局限加以改造。为此,本实用新型的技术方案是:
1.钢质管材制作的田字形框架,框架两侧钢管端部装设吊耳,靠网池一侧焊有钢栏杆及钢扶手,周圈钢管为填充塑料发泡体的永久浮力舱,中央十字交叉钢管为装设有二套进/排水管阀及进/排气管阀的可变浮力舱,一套进/排水管阀及进/排气管阀配合内置气囊,另一套进/排水管阀及进/排气管阀为备份,以实现可变浮力舱的可靠注水排水功能,永久浮力舱及可变浮力舱产生的浮力应为结构总自重的1.3倍以上,同时净浮力应大于集中上人时产生的压重,方形框架交汇点处均焊接供自由悬重杆滑动的套管,自由悬重杆放置滑动的套管内,自由悬重杆下端套接上2组移动式挂环,及底靴式重骨料混凝土压载体,目的是下潜后能***土中,使柱体处于自稳定状态,自由悬重杆纵横向系扎下主缆绳,下主缆绳下方则纵横向系扎供张拉阻尼板的另一缆绳或浮管,在此时缆绳或浮管上张拉上阻尼板,阻尼板用复合材料蒙皮或幕布做成,防荡板中间设开孔的塑料发泡体的浮力块,养殖用网衣上部纵,横向挂接在田字形框架的扶手上,下部系扎在下主缆绳上,系泊缆一头系结在钢管端部吊耳上,另一头系结在浮筒式系泊***上,另一根辅助系泊缆一头系结在自由悬重杆上,另一头系结在浮筒式系泊***上。
2.自由悬重杆可沿田字形框架交汇点处焊接的滑动的套管滑动,2组移动式挂环可沿自由悬重杆滑动,定位后用楔子固定,底靴式重骨料混凝土压载体及2组移动式吊环,在下水状态紧贴框架底部,这样在近岸组装后便于推下水,和HDPE网箱一样拖放置目的地,最后放下自由悬重杆,各活动部分在潜水员协助下固定好,最后装上网衣,其作业与HDPE网箱完全一样。
3.网衣上框绳系结在田字形框架交汇点处焊接供自由悬重杆滑动的套管上,实现对网衣的双重保护。
本专利应用海洋工程成熟,可靠,广泛成功应用的技术,为养殖户提供了一款结构合理,可操作性强,经济实用,更强更刚,经济性更好的新型网箱,本专利优点表现在:1.与聚乙烯管材(简称HDPE)制作的网箱相比,管材质更强,管径更粗,网箱强度及刚度有质的飞跃,2.网衣系结在钢质框架扶手与网衣框绳系结在转换柱上的对网衣双重保护,3.网箱***的自平衡与浮筒式系泊***提供的系泊令系泊更可靠,5.张力的结构与弹性支承结合,对网形保持不变,容积保持不变效果更好,6.下沉后有自稳定特点,这样就优于以下潜好称著,但还得靠系泊保持直立的傘形网箱,7.沉浮的双重设计,即一套进/排水管阀及进/排气管阀配合内置气囊,另一套进/排水管阀及进/排气管阀作备份,解决了沉浮式网箱可靠升沉的软肋,8.阻尼板的设置减少网箱网箱巅波,降低网箱破损风险,同时,养殖鱼的糞便及残饵落在阻尼板上,不会落入泥面积累成污染源,使网箱成为生态环保型网箱。这些突出的优点,将使其成为进军深海,造福渔民,保护环境的可靠装备。
附图说明
图1是本实用新型结构平面示意图;
图2是本实用新型结构舱室功能划分平面示意图;
图3是本实用新型结构竖向示意图;
图4是A放大轴测立体图,表示交汇点处焊接的滑动套管、吊耳、栏杆及扶手以及各部件连接示意图;
图5是B放大剖视图,表示自由悬重杆滑动连接及固定机理示意图;
图6是自由悬重杆下部剖视图,表示自由悬重杆各部件构造及位置示意图;
图7是C放大剖视图,表示移动式挂环总成及固定方法;
图8是D放大轴测立体图,表述编号410之环形托盘支承示意图;
图9是底靴式重骨料混凝土压载体轴测立体图;
图10是2--2剖视图,表示中央钢管內置气囊、进/排气管阀、注/排水管阀、和栏杆立柱布置示意图;
图11是自由悬重杆安装示意图,表示自由悬重杆即将***田字形框架交汇点处的套管;
图12是自由悬重杆安装示意图,表示自由悬重杆***田字形框架交汇点处的套管后,用管夾固定,装上2组移动式挂环,其中下部一组固定,同时底靴式重骨料混凝土压载体、环形托盘及支承,此状态可供拖浮出海;
图13是自由悬重杆安装示意图,表示到达目的海区后,卸下管夾,放下自由悬重杆,装上另一组移动式挂环,及底靴式重骨料混凝土压载体,用螺栓作安全固定;
图14是阻尼板平面布置示意图;
图15是阻尼板连接轴测立体图,特别表述了阻尼板拉结缆与自由悬重杆连接方法;
图16是阻尼防荡板中央浮块轴测立体图;
图17是系泊布置立面图,所系泊的为浮筒式系泊***;
图18是系泊布置平面图,所系泊的为浮筒式系泊***。
其中:1.永久浮力舱钢管,101.塑料发泡体,2.可变浮力舱钢管,201.与气囊联接的进/排气管阀,202.备用进/排气阀管阀进/排气管阀,203.进/排水管阀,204.气囊,3.供自由悬重杆的滑动的套管总成,301.套管,302.支承端板,303支承端板通孔,304螺栓孔,4.自由悬重杆总成,401.自由悬重杆体,402.备用定位板,403.定位环,404.自由悬重杆体开孔,405.固定螺栓,406.螺栓止脱楔,407.拉环套筒,408.拉环套筒挂环,409.拉环套筒固定楔,410.托环,411.自由悬重杆开孔,412.支承杆,413.固定用插销,414.底靴式重骨料混凝土压载体,415.管夾,5.吊耳总成,501.吊耳板,502吊眼,6.栏杆立柱,601.栏杆立柱加强板,7.扶手管,8.下主缆绳,9.固定挂环,10.网衣,101.网衣拉结绳,11.系泊缆,12.阻尼板拉结缆,13.阻尼板总成,1301.复合材料蒙皮或幕布做成的阻尼板,1302.阻尼板连接锁眼,1303.拉结绳,1304.开孔的阻尼板浮块,1305阻尼板拉结缆连接卸扣,14.浮筒式系泊***。
具体实施方式
由于本实用新型沿袭了传统钢质框架的基本构造,易于制作,加上图纸又作了清晰交代,只要认真按图施工即可,但应十分注意下列几点:
1.管段连接:管段长通常为6m,要通过接长来达到设计长度,接长方法是管开剖口,用剖口焊方式做,现场应制作简易夾具,让管能旋转,焊枪始终处于最易操作部位,若不能保证剖口焊质量,则焊后加二至三根短角铁作挷扎焊加固。
2.吊耳类的制作:吊耳总成5,拉环套筒挂环408,固定挂环9,这类构件受力大,损坏影响大,在海洋工程构件分类中属特类及一类,焊后要作超声波探伤检查,网箱制作受成本所限,不可能套用海洋工程要求,但下述要求是合理,可行的,制作中应严格遵守:
a.应严格遵守建造程序,材料选择上应选择可焊性好的钢材,在焊接环节上应有完善的焊接程序,焊缝检测程序,焊接人员应持合格的焊工证书,严禁无证或等级不够人员施焊。
在陆上完成各构件制作后,即可转入海上安装阶段,其程序是:
1.在指定位置先安装好浮筒式系泊***14,系好系泊缆11,缆端系上标志浮球;
2.本实用新型充分考虑了海上安装的可操作性,图11、图12、图13标注了其下水浮运及安装方法。如图11示:自由悬重杆***田字形框架交汇点处套管后,用管夾固定,装上2组移动式挂环,其中下部一组固定,同时装好并固定好底靴式重骨料混凝土压载体、环形托盘及支承,此状态可供拖浮出海,如图12示,到达目的海区后,卸下管夾,放下自由悬重杆,底靴式重骨料混凝土压载体随之定位,此时自由悬重杆成直立状态,装上另一组移动式挂环,用螺栓对自由悬重杆作安全固定,然后在潜水员协助下系上各缆绳,系好网衣,至此完成海上安装工作。
从上看出海上安装和HDPE网箱相似,因为二者除材质及结构不同---本实用新型为张力腿式,HDPE网箱为重力式,但型式类同,网衣安装方法一致,但本实用新型可沉浮,自稳定,易安装,多重保护,更强更刚,生态环保,经济实用,是至今国内外使用的各种网箱,包括著名的伞型网箱,美国SeaStation网箱都无法比拟的。
Claims (3)
1.四箱合一沉浮式带阻尼板伸缩悬重张力腿抗风浪钢管网箱,其特征是钢质管材制作的田字形框架,框架两侧钢管端部装设吊耳,靠网池一侧焊有钢栏杆及钢扶手,周圈钢管为填充塑料发泡体的永久浮力舱,中央十字交叉钢管为装设有二套进/排水管阀及进/排气管阀的可变浮力舱,一套进/排水管阀及进/排气管阀配合内置气囊,另一套进/排水管阀及进/排气管阀为备份,永久浮力舱及可变浮力舱产生的浮力应为结构总自重的1.3倍以上,同时净浮力应大于集中上人时产生的压重,田字形框架交汇点处,焊接供自由悬重杆滑动的套管,自由悬重杆放置滑动的套管内,自由悬重杆下端套接上2组移动式挂环,及底靴式重骨料混凝土压载体,自由悬重杆纵横向系扎下主缆绳,下主缆绳下方则纵横向系扎供张拉阻尼板的另一缆绳或浮管,在此时缆绳或浮管上张拉上阻尼板,阻尼板用复合材料蒙皮或幕布做成,防荡板中间设开孔的塑料发泡体的浮力块,养殖用网衣上部纵,横向挂接在田字形框架的扶手上,下部系扎在下主缆绳上,系泊缆一头系结在钢管端部吊耳上,另一头系结在浮筒式系泊***上,另一根辅助系泊缆一头系结在自由悬重杆上,另一头系结在浮筒式系泊***上。
2.根据权利要求1所述的四箱合一沉浮式带阻尼板伸缩悬重张力腿抗风浪钢管网箱,其特征是自由悬重杆可沿田字形框架交汇点处焊接的滑动的套管滑动,2组移动式挂环可沿自由悬重杆滑动,定位后用楔子固定。
3.根据权利要求1所述的四箱合一沉浮式带阻尼板伸缩悬重张力腿抗风浪钢管网箱,其特征是网衣上框绳系结在田字形框架交汇点处焊接供自由悬重杆滑动的套管上。
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