CN205213858U - 活节式刚柔结合自系泊张力腿式抗风浪网箱 - Google Patents
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Abstract
活节式刚柔结合自系泊张力腿式抗风浪网箱，其特征是四箱合一的田字形框架，框架与交点处的活节总成用钢铰及安全缆连接，其中四角的活节为浮力柱总成，浮力柱总成的底部挂接混凝土压载体，自系泊缆一端与混凝土压载体相连，另一端与置于泥面的-组人工渔礁型重块相连，浮力柱总成底部挂接混凝土压载体的连接缆绳系扎下主缆绳，下主缆绳下方系扎供张拉防荡板的另一缆绳，在此缆绳上张拉上防荡板，活节总成中心装设连接柱，养殖用网衣四角均通过网衣主缆绳，上挂接在连接柱上，下挂接在下主缆绳上，调重块按需要套在连接柱上，本实用新型多重保护，经济实用，是一款理想的深水网箱。
Description
技术领域
活节式刚柔结合自系泊张力腿式抗风浪网箱，是不下潜仍有优良抗风浪能力，无失稳风险，并保持传统网箱良好操作面，其中用于养殖与游釣结合型网箱，采用宽阔的船形浮力件，更为渔民创造了高增值(养殖+旅游垂钓)网箱型式，本技术属海洋工程领域。
技术背景
目前由挪威引进的高密度聚乙烯简称HDPE制作的网箱已成为主流，但有严重的缺陷：
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。
2.沉浮式HDPE网箱虽然通过HDPE制作的管式框架，通过设置注/排水管，在台风袭击前可潜于一定深度，规避水面最大的波浪冲击，但从实践来看这种网箱抗风浪能力，并不如介绍那样理想，自2011年以来，台风所到之处均全军覆没，损失极为严重。
造成这种災难性后果，我们的研究结论是：这种全局性的破坏根源在于：
1.基础及系泊***技术的缺失，如基础系泊力太小，没有配套的弹性减力卸力措施等。
2.HDPE网箱构件的的强度及刚度太差，就强度而言，HDPE材料不到最普通的A3钢1/10，弹性模量不到钢的1/200。
3.结构成平板状，整体的稳定性也太差，网箱尺寸较大时就更突出。
4.结构体系落后为重力式(自平衡)，与海洋石油浮式体系发展方向相距太远。
因此，从这四方面改进，深水网箱才能走出台风阴霾。
首先要采用水动力特性好的结构形式，张力腿式网箱就是与海洋石油浮式结构相苻的一种好形式。张力腿式网箱TLC(TensionLegCages，简称为TLC型网箱)海南大学海洋学院张本2002年第6期＜＜渔业现代化＞＞撰文＜介绍一种近海养鱼张力腿网箱＞，随后2003.2再次在《中国渔业经济》撰文＜考察挪威近海张力腿网箱养鱼的启发＞，作者通过对挪威海水网箱的考察，指出张力腿网箱养鱼很适宜在我国东南沿海地区推广，对于张力腿网箱的优点，作者评价是：1.抗风浪能力较强，据介绍TLC型网箱已经受过11.7m浪高风浪的考验而安然无恙。2结构较简单，造价较低。张力腿网箱与柔性圆柱形和刚性双锥形网箱比较，结构更简单，从而降低了造价。
无疑张力腿式网箱TLC是优于HDPE好形式，但国内至今未引入TLC网箱，原因是未能用经济办法，解决平衡张力的高抗拔力可靠锚固问题。本专利发明人基于海洋石油平台建设的知识及经验，提出了系列解决平衡张力的高抗拔力可靠锚固的办法，并取得专利授权，其中自系泊与外加系泊结合的创新专利，彻底解决了平衡张力的高抗拔力可靠锚固问题。
在解决HDPE整体的稳定性差的缺陷上，国际、国内专家都有共识，即应采用柔性或准柔性结构，下面是国际、国内专家已做的例子：
A.普利司通(bridgestone)网箱，为挪威及爱尔三大类型深水网箱之一，特点是整个网箱***由具有一定强度的橡胶管(汽车轮肽材料)和钢材制作的连接结构组成，网箱整体有很好的柔性，具有较好的抗风浪能力，以及较好的外形保持性，网箱抗流0.5米/秒，抗浪5米，是典型的刚柔结合准柔性网箱。(详参考文献[1])
B.中国水产科学研究院黄海水产研究所林德芳，关长涛等专利“柔性联接网箱框架”公开(公告)号：CN1271925C提出了“针对现有技术中的方形或多边形结构网箱框架拐角刚性连接方式存在的应力集中和剪切破坏点，而导致网箱抗风浪能力差的技术问题，提供一种柔性联接网箱框架，其特点是：所述的主浮管至少有4段独立的直主浮管，并通过连接件将各直主浮管首尾依次活动连接为一体，并使各段直主浮管可相对运动，构成至少有四边的多边形网箱框架。使组成网箱框架的各边可各自独立地随波浪运动，以提高方形或多边形结构网箱的整体抗风浪能力”(详参考文献[2])
虽然林德芳，关长涛等人专利最终选择放弃，但其作出的努力是令人敬佩的。
本专利发明人在柔性，准柔性网箱上有系列的专利(详参考文献[4][5])[6])其中“自系泊柔性连接张力腿式抗风浪网箱”专利号：ZL201520614048.1提出了船型浮力构件与船型浮力构件，船型浮力构件与浮力柱连接均用缆索柔性连接的方案，无疑有极好的抗风浪性能，本专利将在此基础上，为适应养殖与游釣结合需要作进一步改进，使其在安全、可靠、可操作性及性价比上有进一步提高。
参考文献
[1]“走进挪威和爱尔兰深海网箱养殖”来源：水产前沿发布时间：2011/2/11
[2]“柔性联接网箱框架”公开(公告)号：CN1271925C发明人：林德芳，关长涛，黄文强，黄滨，尉云乐，专利权人：中国水产科学研究院黄海水产研究所
[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]“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
[5]“自系泊柔性连接张力腿式抗风浪网箱”专利号：ZL201520614048.1发明人：古国维专利权人：古国维
发明内容
为了寻求一种安全，可靠，抗风浪，耐海流网箱，不下沉也能象石油平台一样抗得住台风，就必须针对现有HDPE四大缺陷：基础及系泊***技术的缺失，构件强度及刚度差，整体稳定性不好，结构体系落后这四方面做工作，以本发明人已授权系列张力腿式网箱专利技术为基础，特别是“自系泊柔性连接张力腿式抗风浪网箱”专利号：ZL201520614048.1为基础，作更多的创新，因此，本实用新型的技术方案是：
1.四箱合一的田字形框架，用于单纯养殖时为钢质，或高密度聚乙烯材质(简称HDPE)制作的浮力构件总成而构成的框架，用于养殖与游釣结合型网箱时，外周圈为钢制船形浮力构件总成，浮力构件总成与交点处的活节总成用钢铰及安全缆连接，其中四角的活节为浮力柱总成，浮力柱总成的底部挂接混凝土压载体，自系泊缆一端与混凝土压载体相连，另一端与置于泥面的一组人工渔礁型重块相连，构成了结构浮心在上，重心在下，具有恒稳性及无条件平衡的张力腿式结构，浮力柱总成底部挂接混凝土压载体的连接缆绳系扎下主缆绳，下主缆绳下方系扎供张拉防荡板的另一缆绳，在此缆绳上张拉上防荡板，活节总成中心装设连接柱，养殖用网衣四角通过网衣主缆绳，上挂接在连接柱上，下挂接在下主缆绳上，浮力构件总成的安全缆连接到连接柱下方的挂环上，调重块按需要套在连接柱上。
浮力构件总成与交点处的活节总成用钢铰及安全缆连接，在正常使用工况下结构平稳，利于上人作业或供人垂钓，在恶劣海况下钢铰可自由转动与安全缆一起成为准柔性状态，即上述中国水产科学研究院黄海水产研究所林德芳，关长涛等最终选择放弃的专利“柔性联接网箱框架”所希望的状态，事实上，这样连接方式，已构成本人多项已受权专利的“海洋平台型网箱”模式，也就是说本专利网箱是传统型方型网箱与“海洋平台型网箱”有机的结合，因此，足见其安全性。
2.混凝土压载体之连接缆绳系扎下主缆绳，下主缆绳下方系扎供张拉防荡板的另一缆绳，在此缆绳上张拉上防荡板，防荡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。
3.养殖用网衣四角均通过网衣主缆绳，上挂接在连接柱上，下挂接在下主缆绳上，形成挂袋式网衣，避免摩擦网箱框架日后长成的贝壳类污损生物，养殖用网衣用短连接绳同时挂接在网箱框架上，形成对网衣安全的双重保险。
4.自系泊缆一端与混凝土压载体相连，另一端与置于泥面的一组人工渔礁型重块相连，人工渔礁型重块特点是：一.体型略高，以利高出泥面，二.设有孔洞，适应鱼类触礁性，与混凝土压载体间缆索长度，以高潮位为张紧状态为准，即平、低潮位重块间缆索是松弛的，这样，网箱就能随水位涨落升沉，而又有自系泊特性，即没有外系泊也能在大风浪中生存，为了在极端条件下生存，可附加上外系泊，外系泊的系泊缆一头系结在浮力柱总成连接柱下方的吊耳上，另一头系结在外系泊***上，如桩或锚或浮筒式系泊***上，从而形成系泊的双重保险。
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、操作界面好、经济实用的生态环保型网箱，结构的准柔性消除了失稳隐患，自系泊的创新设计，则使网箱没有外系泊也能在大风浪中生存，加上外系泊后，系泊安全性就更高，自系泊与放置人工漁礁结合，更有利于发挥防荡板的环保作用，特别是对网衣的双重保护，保护了网箱的核心价值，即网箱成本几十倍的养殖魚，可以预料这些突出的优点，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是本实用新型结构竖向示意图；
图2是本实用新型结构平面示意图；
图3是A放大图，表示角点处各部件连接平面示意图；
图4是1-1剖视图，表示角点处各部件连接结构竖向示意图；
图5为2-2剖视图，表示四角浮力柱与框架连接的吊耳布置示意图；
图6为3-3剖视图，表述了四角浮力柱之连接柱上部，供挂网衣主缆绳，及供挂混凝土压载体缆绳的吊耳布置示意图；
图7为4-4剖视图，表述了四角浮力柱之连接柱下部，供挂外系泊缆的吊耳布置示意图；
图8为B放大图，表述了四角浮力柱与框架连接的轴测立体示意图，特别表述了安全缆的布置及连接；
图9为管形浮力构件端部可滑动铰轴测立体示意图，特别表述了安全缆的导向短管的布置；
图10为C放大，表示中心活节1型平面布置示意图；
图11为中心活节1型的5-5剖视图，特别表述了安全缆的布置及连接；；
图12为中心活节1型连接柱上部的6-6剖视图，表述了中心活节1型之连接柱上部供挂网衣主缆绳，及供挂混凝土压载体缆绳的吊耳布置示意图；
图13为中心活节1型连接柱下部的7-7剖视图，表述了中心活节1型之连接柱下部安全缆连接用吊耳布置示意图；
图14是田字形框架内侧浮力构件总成8-8剖视图，表述了内侧浮力构件总成构造示意图；
图15是田字形框架外侧浮力构件总成9-9剖视图，表述了外侧浮力构件总成构造示意图；
图16是防荡板平面布置示意图；
图17是防荡板连接轴测立体图，特别表述了防荡板拉结缆连接方法；
图18是防荡板中央浮块轴测立体图；
图19是调重块安装示意图；
图20是调重块轴测立体图；
图21是用于养殖与游釣结合型网箱时，田字形框架外侧浮力构件，改用有宽阔面板的船形浮力构件时的剖视图，特别表述了设内外栏杆的安全措施；
图22是网衣主缆绳挂接在活节连接柱上，同时网衣用短连接绳挂接在网箱框架上，特别表述了对网衣安全的双重保护。
其中：1.浮力柱总成，2.活节总成1型，3.活节总成2型，4.框架浮力构件1型总成，4A.用于养殖与游釣结合型网箱时的船形浮力构件总成，5.框架浮力构件2型总成，6.用于养殖网箱的栏杆，6A.用于养殖与游釣结合型网箱时的栏杆，7.框架浮力构件端滑动铰总成，701.浮力构件端滑动铰总成连接板，702.连接板之加强板，703.滑动槽，704.安全缆导向短管，705.高强螺拴紧固件，8.活节总成端滑动铰总成，801.活节总成端滑动铰总成连接板，802.活节总成端滑动铰总成连接板之加强板，803.连接安全缆孔眼，9.浮力柱之连接柱，10.连接柱导向口，11.系缆吊耳总成，12系泊缆连接吊耳总成，13.安全缆，14.混凝土压载体连接缆绳，15.自系泊缆绳，16.混凝土压载体，16A.混凝土压载体2型，17.人工渔礁型重块，18.下主缆绳，19.防荡板拉结缆，20.外系泊缆，21.活节总成之连接柱总成，2101.活节总成之连接柱总成的柱体，2102.活节总成之连接柱加强板，2103.活节总成之连接柱之导向口，22.防荡板总成，2201.复合材料蒙皮或幕布做成的防荡板，2202.防荡板连接锁眼，2203.拉结绳，2204.开孔的防荡板浮块，23.调重块总成，2301.调重块体，2302.调重块体吊钩，2303.调重块体之开孔，24.塑料发泡体，25，网衣总成，2501.网衣，2502.网衣主缆绳，2503.网衣连接缆绳。
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，要考虑接长的方法，特别强调要适应现场焊接。
2.吊耳类的制作：本实用新型多处出现吊耳构件，如框架浮力构件端滑动铰总成7，活节总成端滑动铰总成8，系缆吊耳总成11，系泊缆连接吊耳总成12，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：
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。
3.各类浮力构件如浮力柱总成1，活节总成1型2，活节总成2型3.，框架浮力构件1型总成4，用于养殖与游釣结合型网箱时的船形浮力构件总成4A，框架浮力构件2型总成5，各类浮力构件的浮力安全，一.要求外壳焊接要气密，可采用磁粉探伤方法，或浸水的简易办法办法检验；二.填充塑料发泡体24。
4.钢材的防腐蚀有多种方案可供选择，可由使用年限及业主要求来确定，在这里推荐采用船用富锌环氧基油漆作重防腐，所谓重防腐是指钢材表面处理及漆膜厚度比一般陆上钢结构要求高。
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.下水前将混凝土压载体连接缆绳14，自系泊缆绳15，混凝土压载体16，混凝土压载体2型16A，人工渔礁型重块17，备好并分别连接起来吊放到工作船。
2.在指定位置先安装好系泊***，系好外系泊缆20，缆端系上标志浮球；
3.本实用新型充分考虑了海上安装的可操作性，网箱可如HDPE一样拖浮出海，到投放点后混凝土压载体连接缆绳14，穿挂到导缆系缆管柱上端，这过程如同管线穿管，十分常规的作业，然后将一串的混凝土压载体16，人工渔礁型重块17吊或推下水，混凝土压载体2型16A处理类同，这样网箱已成为有自系泊的独立体系，在潜水员协助下系上各缆绳，系好网衣及防荡板，至此完成海上安装工作。
特别要指出人工漁礁型重块可用建筑垃圾代替，以更环保及节省。
从上看出海上安装和HDPE网箱相似，没有增加难度，但本实用新型多重保护，构件比HDPE更强更刚，有自系泊功能，自系泊+外系泊系泊更可靠，生态环保，经济实用，是一款理想的深水网箱。
Claims (4)
1.活节式刚柔结合自系泊张力腿式抗风浪网箱，其特征是四箱合一的田字形框架，其浮力构件总成与交点处的活节总成用钢铰及安全缆连接，其中四角的活节为浮力柱总成，浮力柱总成的底部挂接混凝土压载体，自系泊缆一端与混凝土压载体相连，另一端与置于泥面的一组人工渔礁型重块相连，浮力柱总成底部挂接混凝土压载体的连接缆绳系扎下主缆绳，下主缆绳下方系扎供张拉防荡板的另一缆绳，在此缆绳上张拉上防荡板，活节总成中心装设连接柱，养殖用网衣四角均通过网衣主缆绳，上挂接在连接柱上，下挂接在下主缆绳上，调重块按需要套在连接柱上。
2.根据权利要求1所述的活节式刚柔结合自系泊张力腿式抗风浪网箱，其特征是混凝土压载体之连接缆绳系扎下主缆绳，下主缆绳下方系扎供张拉防荡板的另一缆绳，在此缆绳上张拉上防荡板，防荡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。
3.根据权利要求1所述的活节式刚柔结合自系泊张力腿式抗风浪网箱，其特征是养殖用网衣四角均通过网衣主缆绳，上挂接在连接柱上，下挂接在下主缆绳上，网衣用短连接绳同时挂接在网箱框架上。
4.根据权利要求1所述的活节式刚柔结合自系泊张力腿式抗风浪网箱，其特征是自系泊缆一端与混凝土压载体相连，另一端与置于泥面的一组人工渔礁型重块相连，人工渔礁型重块特点是：一.体型略高，以利高出泥面，二.设有孔洞，适应鱼类触礁性，与混凝土压载体间缆索长度，以高潮位为张紧状态为准，即平、低潮位重块间缆索是松弛的，为了在极端条件下生存，可附加上外系泊，外系泊的系泊缆一头系结在浮力柱总成连接柱下方的吊耳上，另一头系结在外系泊***上，如桩或锚或浮筒式系泊***上。
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