專利名稱:帶阻尼防蕩板可隨水位漲落升沉的桁架式浮力柱柔性網(wǎng)箱的制作方法
【專利摘要】帶阻尼防蕩板可隨水位漲落升沉的桁架式浮力柱柔性網(wǎng)箱，其特征是桁架一段用鋼板或復(fù)合材料蒙皮，封閉成永久浮力艙總成及可變浮力艙，永久浮力艙總成及可變浮力艙全部浸入水中，令產(chǎn)生的浮力＞1.3凈浮力，可變浮力艙設(shè)有進(jìn)/排水管閥及進(jìn)/排氣管閥，桁架底部掛插平衡富余浮力的防沉底靴式重骨料混凝土壓載體，構(gòu)成可沉浮桁架式浮力柱，在桁架式浮力柱適當(dāng)位置，系扎上下二根主纜繩及一根系泊纜，養(yǎng)殖用網(wǎng)衣上下掛接在主纜繩上，桁架式浮力柱底部張拉上阻尼防蕩板，相鄰立柱中間用纜繩連接多功能轉(zhuǎn)換塊，是一款適用于海流較急及無遮檔的開闊海區(qū)的新型網(wǎng)箱，特有的帶阻尼防蕩板設(shè)計，對生態(tài)環(huán)保文明的現(xiàn)代海水養(yǎng)殖有重要意義。
【專利說明】帶阻尼防蕩板可隨水位漲落升沉的桁架式浮力柱柔性網(wǎng)箱

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]帶阻尼防蕩板可隨水位漲落升沉的桁架式浮力柱柔性網(wǎng)箱，是一種適用于海流較急及無遮檔的開闊海區(qū)的新型網(wǎng)箱，特有的帶阻尼防蕩板設(shè)計，對生態(tài)環(huán)保文明的現(xiàn)代海水養(yǎng)殖有重要意義，本技術(shù)屬海洋工程領(lǐng)域。

【背景技術(shù)】
[0002]網(wǎng)箱養(yǎng)殖是海洋經(jīng)濟(jì)的重要部分，目前由挪威引進(jìn)的高密度聚乙烯管材制作的重力式網(wǎng)箱(簡稱HDPE)迅速發(fā)展，在黃渤海，東海，南海，都有大量養(yǎng)殖戶使用，雖然這種網(wǎng)箱通過設(shè)置注/排水管，在臺風(fēng)襲擊前可沉于一定深度，規(guī)避水線的波浪沖擊，但從實(shí)踐來看這種網(wǎng)箱仍有下列致命的缺陷:
[0003]1.不適應(yīng)海流的沖擊，據(jù)觀察海流速度僅達(dá)0.257m/s時就可能發(fā)生變形，在流速達(dá)lm/s時將損失80%網(wǎng)箱養(yǎng)殖容體，這樣就喪失了大量養(yǎng)殖資源。
[0004]2.由于上述的原因這類網(wǎng)箱只能在風(fēng)平浪靜的內(nèi)灣使用，由于養(yǎng)殖戶蜂擁在這個狹小的內(nèi)灣內(nèi)，造成灣內(nèi)水質(zhì)十分惡劣，甚至臭氣沖天，魚品質(zhì)差，魚病多，海濱城市喪失最可貴的一線海景。這就逼使地方政府為了城市開發(fā)，不得不強(qiáng)行去驅(qū)趕內(nèi)灣網(wǎng)箱養(yǎng)殖戶，但因沒有開闊水域使用的技術(shù)支持，這就使養(yǎng)殖戶處于十分困難的境地。
[0005]3.雖然網(wǎng)箱支承構(gòu)件做成圓環(huán)狀，其受力特點(diǎn)仍類似于一條管線，曲癟即失穩(wěn)仍然是它破壞的主要形式之一，2013年8月臺風(fēng)”尤特”吹襲廣東陽江，造成當(dāng)?shù)鼐W(wǎng)箱全軍覆沒，和2011年9月底海南臨高養(yǎng)殖網(wǎng)箱，在臺風(fēng)”尼格”襲擊下全軍覆滅不同是，在網(wǎng)箱錨固系泊較好情況下，網(wǎng)箱骨架在臺風(fēng)造成的旋轉(zhuǎn)海流作用下呈現(xiàn)失穩(wěn)破壞，其破壞形態(tài)如同把箱體”扭麻花”。
[0006]從上分析發(fā)展開闊水域網(wǎng)箱養(yǎng)殖，需要突破HDPE網(wǎng)箱的局限，尋求一種安全，可靠，抗臺風(fēng)，適用于海流較急及無遮檔開闊海區(qū)的新型網(wǎng)箱，把廣大海域的資源利用起來。根據(jù)國內(nèi)外現(xiàn)有經(jīng)驗(yàn)及理論分析，網(wǎng)箱改進(jìn)途徑第一要素應(yīng)是用柔性結(jié)構(gòu)代替目前HDPE結(jié)構(gòu)，避免失穩(wěn)破壞，第二網(wǎng)箱結(jié)構(gòu)應(yīng)選取水動力學(xué)性能好，抗風(fēng)浪能力強(qiáng)的結(jié)構(gòu)形式。海洋石油獨(dú)柱式平臺(英文名為SPAR)就是理想的結(jié)構(gòu)形式，該結(jié)構(gòu)近半世紀(jì)在世界海洋石油開發(fā)中發(fā)揮巨大作用，結(jié)構(gòu)型式亦由第一代經(jīng)典的筒形獨(dú)柱，發(fā)展到目前第二代桁架式柱形平臺，據(jù)報道后者比前者節(jié)約50%鋼材。根據(jù)公知的海洋工程知識，桁架式柱形平臺具有如下特點(diǎn):
[0007]a.結(jié)構(gòu)浮心在上，重心在下，具有恒穩(wěn)性及無條件平衡，這是人們熟知的不倒翁原理。
[0008]b.結(jié)構(gòu)浮力遠(yuǎn)大于自重平衡的浮力，如圖1所示，足夠大浮力的浮力艙與位于立柱底部足夠大壓重的壓載連接起來，二者處于平衡狀態(tài)后，二者之間就產(chǎn)生了張力，假定風(fēng)，浪，流共同作用下產(chǎn)生的水平力，它使浮體產(chǎn)生偏離，設(shè)水平力產(chǎn)生順時針的傾復(fù)力矩，浮力則產(chǎn)生逆時針恢復(fù)力矩，二者正好反向，即浮力會反向作用使它回到平衡點(diǎn)，從而實(shí)現(xiàn)動態(tài)平衡，這就是順應(yīng)式錨固的原理。
[0009]應(yīng)用海洋工程成熟，可靠，廣泛成功應(yīng)用的獨(dú)柱式平臺技術(shù)，設(shè)想將四個獨(dú)柱式平臺用纜索上下聯(lián)結(jié)成箱形，然后掛上網(wǎng)衣，不就是一款安全，可靠，抗臺風(fēng)，適用于海流較急及無遮檔的開闊海區(qū)的新型網(wǎng)箱嗎？本專利發(fā)明就依據(jù)這樣思路開發(fā)出來的。
[0010]由本專利發(fā)明人研發(fā)，己獲授權(quán)的專利”氣囊調(diào)節(jié)浮力可隨水位漲落升沉的柔性結(jié)構(gòu)張力腿式深水網(wǎng)箱”專利號ZL201320623481.2最早應(yīng)用了海洋石油獨(dú)柱式平臺結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，即柱穩(wěn)性一采用調(diào)節(jié)浮力的大柱體作支承結(jié)構(gòu)，并且采用柔性方案，由纜索上下連接而成。由本專利發(fā)明人研發(fā)，己獲授權(quán)的另一專利”可隨水位漲落升沉的張力腿式深水網(wǎng)箱”專利號201320095246.2在國內(nèi)國際首先提出了阻尼防蕩板的方案，這對于養(yǎng)殖水體的環(huán)保是極有意義的，因?yàn)?，養(yǎng)殖魚的糞便及殘餌落在阻尼防蕩板上，不會落入泥面積累成污染源，而是轉(zhuǎn)化為其他魚類及物種養(yǎng)份，同時還可減少網(wǎng)箱巔波，降低網(wǎng)箱破損風(fēng)險。
[0011]如同海洋石油獨(dú)柱式平臺(英文名為SPAR)，結(jié)構(gòu)型式由第一代經(jīng)典的筒形獨(dú)柱，發(fā)展到目前第二代桁架式柱形平臺，以大幅降低成本一樣，本實(shí)用新型選擇桁架式浮力柱作為網(wǎng)箱的支承結(jié)構(gòu)，由于成本可以降低，從而更具推廣價值，使其成為進(jìn)軍深海，造福漁民，保護(hù)環(huán)境的可靠裝備。
[0012]參考專利文獻(xiàn)
[0013][I] ”可隨水位漲落升沉的張力腿式深水網(wǎng)箱”專利號201320095246.2發(fā)明人:古國維專利權(quán)人:古國維
[0014][2] ”氣囊調(diào)節(jié)浮力可隨水位漲落升沉的柔性結(jié)構(gòu)張力腿式深水網(wǎng)箱”專利號ZL201320623481.2發(fā)明人:古國維專利權(quán)人:古國維
[0015][3] ”深水系泊柱”專利號:ZL201320616701.9發(fā)明人:古國維專利權(quán)人:古國維


【發(fā)明內(nèi)容】

[0016]為了尋求一種安全，可靠，抗臺風(fēng)，適用于海流較急及無遮檔的開闊海區(qū)的新型網(wǎng)箱，本實(shí)用新型選取水動力學(xué)性能好，抗風(fēng)浪能力強(qiáng)的海洋石油獨(dú)柱式平臺(英文名為SPAR)結(jié)構(gòu)形式，通過整合原有的專利成果，并融合進(jìn)一些新的設(shè)計，使其更完善，本實(shí)用新型的技術(shù)方案及其原理是:
[0017]1，首先用密閉的鋼管制作一榀典型的桁架，該桁架優(yōu)選為三立柱形式，桁架一段用鋼板或復(fù)合材料蒙皮，封閉成永久浮力艙及可變浮力艙，永久浮力艙及可變浮力艙全部浸入水中，令產(chǎn)生的浮力> 1.3凈浮力，可變浮力艙設(shè)有進(jìn)/排水管閥及進(jìn)/排氣管閥，桁架底部掛插平衡富余浮力的防沉底靴式重骨料混凝土壓載體，構(gòu)成桁架式浮力柱，浮力柱出露水面高度依使用要求不同，為0.5m至1.0m以上，桁架式浮力柱系扎上下二根主纜繩及一根系泊纜，上主纜繩下方還系扎供連接轉(zhuǎn)換塊的另一纜繩，下主纜繩下方則系扎供張拉阻尼防蕩板的另一纜繩或浮管，系泊纜另一頭連接在基礎(chǔ)上，養(yǎng)殖用網(wǎng)衣上下掛接在主纜繩上。
[0018]2.帶阻尼防蕩板可隨水位漲落升沉的桁架式浮力柱柔性網(wǎng)箱，結(jié)構(gòu)布置形式為4柱I箱，6柱2箱，9柱4箱，均為正方形或長方形，其實(shí)它只是給出詳細(xì)附圖的4柱I箱形式的簡單組合。
[0019]3.桁架式浮力柱底部張拉上阻尼防蕩板，阻尼防蕩板在網(wǎng)衣底部，距離網(wǎng)衣底部不小于1.5m，阻尼防蕩板用復(fù)合材料蒙皮或幕布，阻尼防蕩板中間設(shè)開孔的聚氨酯發(fā)泡體的浮力塊，阻尼防蕩板張拉在纜繩或浮管上。
[0020]4.相鄰桁架式浮力柱中間用纜繩連接多功能轉(zhuǎn)換塊，轉(zhuǎn)換塊上裝設(shè)有欄桿，系船墩，進(jìn)/排水管閥及進(jìn)/排氣管閥，防刮踫滾軸及吊耳。
[0021]本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是吸收了的海洋石油獨(dú)柱式平臺水動力學(xué)性能好，抗風(fēng)浪能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，整合了本發(fā)明人原有的多項(xiàng)專利成果，并融合進(jìn)了新的設(shè)計，使新型網(wǎng)箱更完善，結(jié)構(gòu)更合理，安全性更好，無結(jié)構(gòu)失穩(wěn)問題，可操作性強(qiáng)，有規(guī)避臺風(fēng)的可靠機(jī)制，利于低成本地構(gòu)造大型或超大網(wǎng)箱，同時該網(wǎng)箱適應(yīng)水域范圍大，有國際首創(chuàng)的環(huán)保功能，將成為進(jìn)軍深海，造福漁民，保護(hù)環(huán)境的可靠裝備。

【附圖說明】

[0022]圖1是本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)原理示意圖；
[0023]圖2是豎向結(jié)構(gòu)示意圖，表述了結(jié)構(gòu)構(gòu)件豎向布置；
[0024]圖3是桁架式浮力柱結(jié)構(gòu)軸測立體圖，特別表述了桁架式浮力柱與網(wǎng)箱纜繩及系泊纜關(guān)系；
[0025]圖4是桁架式浮力柱之桁架空間結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖5是永久浮力艙總成及可變浮力艙結(jié)構(gòu)軸測立體圖，表述了艙體的構(gòu)造；
[0027]圖6是永久浮力艙總成及可變浮力艙平面加強(qiáng)環(huán)結(jié)構(gòu)示意圖，表述了加強(qiáng)環(huán)內(nèi)支撐條的布置；
[0028]圖7是永久浮力艙總成及可變浮力艙平面加強(qiáng)環(huán)結(jié)構(gòu)軸測立體圖，表述了加強(qiáng)環(huán)內(nèi)支撐條的布置；
[0029]圖8是多功能轉(zhuǎn)換塊結(jié)構(gòu)軸測立體圖，特別表述了與纜繩柔性連接方法；
[0030]圖9是阻尼防蕩板結(jié)構(gòu)布置示意圖；
[0031]圖10是阻尼防蕩板連接軸測立體圖，特別表述了浮管與立柱及阻尼防蕩板柔性連接方法；
[0032]圖11是阻尼防蕩板中央浮塊軸測立體圖；
[0033]圖12是可變浮力艙進(jìn)/排水管閥及進(jìn)/排氣管閥結(jié)構(gòu)布置示意圖。
[0034]其中:1桁架總成，101立柱，102中心立柱，103立柱間聯(lián)系桿，104立柱與中心立柱間聯(lián)系桿，105斜拉筋，106中心立柱底部進(jìn)出水孔，2永久浮力艙總成，201平面加強(qiáng)環(huán)，202豎向聯(lián)系粗鋼筋，203頂面封板，204中間隔板，205底面封板，206平面加強(qiáng)環(huán)支撐條，3可變浮力艙，4防沉底靴式重骨料混凝土壓載體，5上主纜繩，6與多功能轉(zhuǎn)換塊連接纜繩，601與多功能轉(zhuǎn)換塊連接纜繩端頭連接環(huán)，7多功能轉(zhuǎn)換塊總成，701多功能轉(zhuǎn)換塊鋼箱體，702多功能轉(zhuǎn)換塊鋼箱體分隔板，703聚氯乙烯或聚氨酯發(fā)泡體，704欄桿柱，705欄桿繩，706進(jìn)/排水管閥，707進(jìn)/排氣管閥，708滾軸座，709滾軸，710系船墩，711吊耳，712吊耳加勁板，713連接短纜，8下主纜繩，9浮管，10系泊纜，11可變浮力艙用進(jìn)/排水管閥，12可變浮力艙用進(jìn)/排氣管閥，13阻尼防蕩板總成，1301阻尼防蕩板(復(fù)合材料蒙皮或幕布)，1302阻尼防蕩板連接鎖眼，1303拉結(jié)繩，1304阻尼防蕩板浮塊，1305阻尼防蕩板浮塊開孔，14浮管拉結(jié)纜。

【具體實(shí)施方式】
[0035]在陸上完成帶阻尼防蕩板可隨水位漲落升沉的桁架式浮力柱柔性網(wǎng)箱二大部件建造，一是網(wǎng)箱的桁架式浮力柱，二是附件，基礎(chǔ)不限定形式，阻尼防蕩板總成13的復(fù)合材料蒙皮或幕布等為商品化產(chǎn)品，這里不必細(xì)述。
[0036]桁架總成I制作是常規(guī)的鋼結(jié)構(gòu)作業(yè)，無特別之處或作業(yè)難點(diǎn)，但因是海上工程，更應(yīng)嚴(yán)格遵守建造程序，材料選擇上應(yīng)選擇可焊性好的鋼材，在焊接環(huán)節(jié)上應(yīng)有完善的焊接程序，焊縫檢測程序，焊接人員應(yīng)持合格的焊工證書，嚴(yán)禁無證或等級不夠人員施焊。
[0037]可變浮力艙有嚴(yán)格的密封要求，應(yīng)有可行的措施保證，主要搞好中間隔板204，及底面封板205的焊接，完工后應(yīng)作密封試驗(yàn)，方法是注氣管閥旁接上壓力表，往可變浮力艙注氣看壓力表有無壓降。
[0038]防沉底靴式重骨料混凝土壓載體4，可依實(shí)際情況采用重骨料鋼筋混凝土搗制，重骨料是指質(zhì)量大于花崗石的鐵礦石，廢鐵塊等材料，由于壓載體4較重，應(yīng)預(yù)制后在出海前再安裝，為此，桁架立柱101在適當(dāng)位置切割，并二端焊上連接板，出海前甚至上駁船后再用螺栓連接好。
[0039]另一項(xiàng)是圖3，圖5，所示永久浮力艙，及圖8所示的多功能轉(zhuǎn)換塊，填充聚氯乙烯或聚氨酯發(fā)泡體，其作業(yè)也常規(guī)化，有專門的機(jī)械及原料出售。
[0040]結(jié)構(gòu)的防腐蝕有多種方案可供選擇，如不作處理用加大腐蝕余量，涂噴防腐漆，加裝犧牲陽極或陰級保護(hù)，本實(shí)用新型依據(jù)用戶對海水腐蝕過度擔(dān)心的實(shí)際情況，永久浮力艙總成2及可變浮力艙3，設(shè)計成光滑殼體，以便纏繞浸有調(diào)配好固化劑的玻璃纖維，把它做成復(fù)合蒙皮，徹底解除腐蝕之憂。但采用何種防腐蝕方案，應(yīng)由業(yè)主依使用年限及投入成本來定。
[0041 ] 進(jìn)入海上安裝【具體實(shí)施方式】是:
[0042]首先在預(yù)定海區(qū)先完成基礎(chǔ)安裝，基礎(chǔ)頂系結(jié)標(biāo)志紅色浮球至水面。由于是柔性結(jié)構(gòu)，可以重疊起來浮運(yùn)或駁運(yùn)到現(xiàn)場，下水后立柱101即直立，將四柱移動到設(shè)定點(diǎn)，由潛水員按紅色浮球指引，系上系泊纜10，最后掛上網(wǎng)衣，通過可變浮力艙的注/排水裝置調(diào)平，在這個階段應(yīng)以注入淡水為妥，理論上講用水量很少，因四柱間不會有大的差異。從上看出，這種海洋平臺立柱式結(jié)構(gòu)海上安裝優(yōu)勢是十分明顯的，據(jù)報道國外某公司這類型的平臺系統(tǒng)，有48小時內(nèi)安裝并投入使用的記載，列入?yún)⒖紝＠墨I(xiàn)，本人己受權(quán)專利”深水系泊柱”專利號:ZL20132 0616701.9對此作了較詳細(xì)介紹。
【權(quán)利要求】
1.帶阻尼防蕩板可隨水位漲落升沉的桁架式浮力柱柔性網(wǎng)箱，其特征是桁架一段用鋼板或復(fù)合材料蒙皮，封閉成永久浮力艙總成及可變浮力艙，永久浮力艙總成及可變浮力艙全部浸入水中，令產(chǎn)生的浮力> 1.3凈浮力，可變浮力艙設(shè)有進(jìn)/排水管閥及進(jìn)/排氣管閥，桁架底部掛插平衡富余浮力的防沉底靴式重骨料混凝土壓載體，構(gòu)成桁架式浮力柱，浮力柱出露水面高度依使用要求不同，為0.5m至1.0m以上，桁架式浮力柱系扎上下二根主纜繩及一根系泊纜，上主纜繩下方還系扎供連接轉(zhuǎn)換塊的另一纜繩，下主纜繩下方則系扎供張拉阻尼防蕩板總成的另一纜繩或浮管，系泊纜另一頭連接在基礎(chǔ)上，養(yǎng)殖用網(wǎng)衣上下掛接在主纜繩上。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶阻尼防蕩板可隨水位漲落升沉的桁架式浮力柱柔性網(wǎng)箱，其特征是結(jié)構(gòu)布置形式為4柱I箱，6柱2箱，9柱4箱，均為正方形或長方形，6柱2箱，9柱4箱是4柱I箱形式的簡單組合。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶阻尼防蕩板可隨水位漲落升沉的桁架式浮力柱柔性網(wǎng)箱，其特征是桁架式浮力柱底部張拉上阻尼防蕩板，阻尼防蕩板在網(wǎng)衣底部，距離網(wǎng)衣底部不小于1.5m，阻尼防蕩板用復(fù)合材料蒙皮或幕布，阻尼防蕩板中間設(shè)開孔的聚氨酯發(fā)泡體的浮力塊，阻尼防蕩板張拉在纜繩或浮管上。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶阻尼防蕩板可隨水位漲落升沉的桁架式浮力柱柔性網(wǎng)箱，其特征是相鄰桁架式浮力柱中間用纜繩連接多功能轉(zhuǎn)換塊，轉(zhuǎn)換塊上裝設(shè)有欄桿，系船墩，進(jìn)/排水管閥及進(jìn)/排氣管閥，防刮碰滾軸及吊耳。
【文檔編號】A01K61-00GK204272923SQ201420521060
【發(fā)明者】古國維 [申請人]古國維