專(zhuān)利名稱(chēng)：一種方形結(jié)構(gòu)升降式網(wǎng)箱的下沉自平衡調(diào)控裝置與控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及海水網(wǎng)箱養(yǎng)殖技術(shù)領(lǐng)域，具體說(shuō)是一種方形升降式網(wǎng) 箱的自平衡調(diào)控裝置與控制方法。
背景技術(shù)：
升降式深水阿箱是為了抵御強(qiáng)風(fēng)暴襲擊和躲避赤潮災(zāi)害而研制 的抗風(fēng)浪網(wǎng)箱，它主要利用波高隨水深等比衰減的特性，在臺(tái)風(fēng)來(lái)臨 前，下潛到一定深度的水下，從而減少波浪力對(duì)網(wǎng)箱和養(yǎng)殖魚(yú)類(lèi)的損 害和影響，提高網(wǎng)箱的抗風(fēng)浪能力。
國(guó)產(chǎn)升降式深水網(wǎng)箱的關(guān)鍵技術(shù)之一，就是網(wǎng)箱下沉控制系統(tǒng)的 技術(shù)研究。目前，我國(guó)約有幾百只大型升降式深水抗風(fēng)浪網(wǎng)箱，但真 正在強(qiáng)臺(tái)風(fēng)來(lái)臨前沉入水下躲避臺(tái)風(fēng)危害的成功實(shí)例還不多見(jiàn)，甚至 未有成功的報(bào)道，因此其沉降后抗風(fēng)浪的效果如何，還未得到實(shí)踐考 證，多數(shù)國(guó)產(chǎn)升降式網(wǎng)箱基本當(dāng)作全浮式養(yǎng)殖網(wǎng)箱使用；究其原因， 主要還是國(guó)產(chǎn)升降式網(wǎng)箱在下沉技術(shù)環(huán)節(jié)方面尚不成熟，存在著網(wǎng)箱 在自然放氣下沉過(guò)程中，受自然海洋環(huán)境中風(fēng)、浪、流等因素的影響， 網(wǎng)箱整體受力不均勻，造成網(wǎng)箱最終不能完全沉入水下、大角度傾斜 偏轉(zhuǎn)乃至側(cè)翻等技術(shù)難點(diǎn)問(wèn)題，現(xiàn)在解決這些問(wèn)題的基本手段是采取 手動(dòng)控制排氣的方式；另外，隨著養(yǎng)殖技術(shù)的提高和養(yǎng)殖品種的增多， 越來(lái)越需要一些養(yǎng)殖底棲魚(yú)類(lèi)和中層魚(yú)類(lèi)的專(zhuān)用潛式網(wǎng)箱；因此，進(jìn) 一步研究與完善升降式網(wǎng)箱的下沉控制技術(shù)，是推動(dòng)我國(guó)升降式網(wǎng)箱 快速發(fā)展的關(guān)鍵。
升降式網(wǎng)箱，作為一種能有效規(guī)避臺(tái)風(fēng)襲擊和赤潮影響的網(wǎng)箱結(jié) 構(gòu)形式，有著廣闊的市場(chǎng)發(fā)展前景。綜合國(guó)內(nèi)外升降式網(wǎng)箱的最新發(fā)展技術(shù)狀況來(lái)看，升降式網(wǎng)箱的主要沉浮方式有三種
(1) 第一種是方形或多邊形鋼結(jié)構(gòu)升降式網(wǎng)箱(鋼框架配可調(diào) 控浮力的浮筒)和HDPE圓形升降式網(wǎng)箱(主框架HDPE浮管作為進(jìn)水 艙)，它們主要是通過(guò)其浮筒或浮管艙進(jìn)水減小網(wǎng)箱的浮力，最終使 網(wǎng)箱的總沉力大于總浮力，從而實(shí)現(xiàn)網(wǎng)箱下沉的；這種方式的特點(diǎn)是 在網(wǎng)箱下沉過(guò)程中，對(duì)浮管分隔艙或浮筒的平衡放氣進(jìn)水要求很高； 從海上實(shí)物網(wǎng)箱升降試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在自然放氣狀態(tài)下，對(duì)處于海洋環(huán)境 中的網(wǎng)箱，因受風(fēng)、浪、流等因素的影響，網(wǎng)箱浮筒和浮管進(jìn)水速度 有差異，導(dǎo)致網(wǎng)箱下沉過(guò)程中框架傾斜角度越來(lái)越大，甚至使網(wǎng)箱整 體傾覆，造成損失，而網(wǎng)箱自身對(duì)此無(wú)調(diào)節(jié)傾斜平衡的能力?，F(xiàn)有解 決下沉的辦法主要是采用手動(dòng)控制操縱。
(2) 第二種是鋼框架網(wǎng)箱和HDPE圓形網(wǎng)箱不采用浮筒和浮管進(jìn)
水，而是采用在網(wǎng)箱的底部加設(shè)大浮筒和較大的配重，通過(guò)控制和調(diào) 節(jié)網(wǎng)底大浮筒的進(jìn)水與充氣，來(lái)改變網(wǎng)箱的總沉力與總浮力的關(guān)系， 以達(dá)到網(wǎng)箱的沉浮的；這種方式的特點(diǎn)是可采用自然放氣實(shí)現(xiàn)網(wǎng)箱的 平穩(wěn)下沉和上浮，但由于網(wǎng)箱底部配重較大，底浮筒帶流大，對(duì)網(wǎng)箱 框架結(jié)構(gòu)強(qiáng)度要求較高，尤其是網(wǎng)衣底部的支撐圈的安裝難度大，使 用壽命短，換網(wǎng)工作也比較繁瑣困難，在實(shí)際生產(chǎn)中難以推廣應(yīng)用。
(3) 第三種是以上兩種形式的相互結(jié)合，既利用網(wǎng)箱上部框架 的浮管或浮筒等進(jìn)水，也在網(wǎng)箱底部加設(shè)沉子和浮筒均衡調(diào)節(jié)系統(tǒng)使 網(wǎng)箱沉浮，但下沉過(guò)程操作環(huán)節(jié)較多，也較煩瑣。從以上升降式網(wǎng)箱 采用的的三種沉浮形式來(lái)看，各有利弊，需主要解決的仍是下沉過(guò)程 易傾覆和不能完全沉如水下的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種方形結(jié)構(gòu)升降式網(wǎng)箱的下沉自平衡調(diào) 控裝置與控制方法，它能自動(dòng)調(diào)節(jié)水下配重部分對(duì)網(wǎng)箱主框架產(chǎn)生的
4下沉拉力，利用下沉力和其作用點(diǎn)的逐漸轉(zhuǎn)移，將網(wǎng)箱傾斜下沉速度 較快一側(cè)的下沉拉力轉(zhuǎn)移到相對(duì)下沉較慢的一側(cè)，增加下沉較慢一側(cè) 的下沉拉力，使網(wǎng)箱在一定傾斜角度內(nèi)能自身調(diào)控平衡，從而解決了 升降式網(wǎng)箱在自然放氣條件下的下沉問(wèn)題。
為了解決背景技術(shù)所存在的問(wèn)題，本發(fā)明是采用以下技術(shù)方案 在現(xiàn)有方形升降式網(wǎng)箱(帶可調(diào)浮筒)的基礎(chǔ)上增加一套自平衡調(diào)控 裝置，它由一組十字交叉平衡力綱4 (繩索)和網(wǎng)底支撐鋼管6 (或
其他剛性材料)組成；將十字交叉平衡力綱4分別加設(shè)在長(zhǎng)方體網(wǎng)衣 的兩個(gè)或四個(gè)側(cè)面上，網(wǎng)底支撐鋼管6安裝于網(wǎng)底兩個(gè)或四個(gè)邊的下 部。網(wǎng)底支撐鋼管6既可與網(wǎng)衣上的十字交叉平衡力綱組成自平衡調(diào) 控系統(tǒng)，又可在日常養(yǎng)殖生產(chǎn)中起到支撐保持網(wǎng)衣形狀的作用，提高 網(wǎng)箱的有效養(yǎng)殖容量，減少網(wǎng)衣受海流沖擊產(chǎn)生的漂移與變形。
應(yīng)用時(shí)本發(fā)明能使升降式網(wǎng)箱在下沉過(guò)程中，通過(guò)自平衡調(diào)控裝 置，對(duì)受風(fēng)浪流影響網(wǎng)箱產(chǎn)生的傾斜，自動(dòng)調(diào)節(jié)水下配重部分對(duì)網(wǎng)箱 主框架產(chǎn)生的下沉拉力，利用下沉力和其作用點(diǎn)的逐漸轉(zhuǎn)移，將網(wǎng)箱 傾斜下沉速度較快一側(cè)的下沉拉力轉(zhuǎn)移到相對(duì)下沉較慢的一側(cè)，增加 下沉較慢一側(cè)的下沉拉力，使網(wǎng)箱在一定傾斜角度內(nèi)能自身調(diào)控平 衡，最終完成網(wǎng)箱的下沉過(guò)程，從而解決了升降式網(wǎng)箱在自然放氣條 件下的下沉問(wèn)題。另外，解決了下沉的關(guān)鍵問(wèn)題(手動(dòng)控制下沉方式)， 就可實(shí)現(xiàn)方形結(jié)構(gòu)升降式網(wǎng)箱的遠(yuǎn)程可遙控操作，在臺(tái)風(fēng)到來(lái)或赤潮 發(fā)生之前，通過(guò)遠(yuǎn)程遙控向漂浮在海面的升降控制箱發(fā)出沉降指令， 網(wǎng)箱升降控制程序啟動(dòng)，控制箱內(nèi)電磁控制閥門(mén)動(dòng)作，打開(kāi)可調(diào)控浮 筒的排氣管路，使網(wǎng)箱在可控制的傾斜度范圍內(nèi)成功完成下沉過(guò)程。 反之，向控制箱發(fā)出上浮指令，通過(guò)控制箱中的電磁閥門(mén)組自動(dòng)切換， 啟動(dòng)直流微型充氣泵通過(guò)軟管向網(wǎng)箱各可調(diào)控浮筒充氣，使網(wǎng)箱平穩(wěn) 升至水面。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)和積極效果該方法和裝置 的特征是1.自平衡調(diào)控裝置，設(shè)計(jì)原理合理，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)明易行，可對(duì) 現(xiàn)有方形結(jié)構(gòu)升降式網(wǎng)箱稍加改造即可；2.升降網(wǎng)箱在自然放氣狀態(tài)
下，快速平穩(wěn)自如升降；3.網(wǎng)箱下沉自平衡調(diào)控裝置，自動(dòng)調(diào)控，控 制力強(qiáng)，可靠性高；4.可實(shí)現(xiàn)方形結(jié)構(gòu)升降式網(wǎng)箱的遠(yuǎn)程可遙控操 作。


圖l是本發(fā)明的俯視圖，圖2是本發(fā)明的側(cè)面視圖，圖3是本發(fā) 明中網(wǎng)箱正常浮在水面和網(wǎng)箱沉降過(guò)程中傾斜力學(xué)分析示意圖。
圖中l(wèi).方形網(wǎng)箱主框架，2.浮力可調(diào)控浮子，3.固定浮子，4. 十字交叉平衡力綱，5.網(wǎng)衣，6.網(wǎng)底支撐鋼管，7.網(wǎng)底沉石配重。
具體實(shí)施方式
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參看圖1-3，本具體實(shí)施方式
采用以下技術(shù)方案在現(xiàn)有方形升 降式網(wǎng)箱(帶可浮力可調(diào)控浮子2和固定浮子3)的基礎(chǔ)上增加一套自 平衡調(diào)控裝置，它主要由一組十字交叉平衡力綱(繩索)4和網(wǎng)底支 撐鋼管(或其他剛性材料)6組成，在網(wǎng)底配有沉石配重7;將十字 交叉平衡力綱分別加設(shè)在長(zhǎng)方體網(wǎng)衣的兩個(gè)或四個(gè)側(cè)面上，網(wǎng)底支撐 鋼管安裝于網(wǎng)底兩個(gè)或四個(gè)邊的下部。網(wǎng)底支撐鋼管既可與網(wǎng)衣上的 十字交叉平衡力綱組成自平衡調(diào)控系統(tǒng)，又可在日常養(yǎng)殖生產(chǎn)中起到 支撐保持網(wǎng)衣形狀的作用，提高網(wǎng)箱的有效養(yǎng)殖容量，減少網(wǎng)衣受海 流沖擊產(chǎn)生的漂移與變形。
本具體實(shí)施方式
是在網(wǎng)箱下沉過(guò)程中產(chǎn)生一定的傾斜角度時(shí)，利 用十字交叉平衡力綱4和網(wǎng)底支撐鋼管6形成的自調(diào)控裝置，通過(guò)下 沉力和作用點(diǎn)的轉(zhuǎn)移，改變網(wǎng)箱主框架1下沉重力產(chǎn)生的傾斜轉(zhuǎn)動(dòng)力 矩與浮筒浮力產(chǎn)生的平衡轉(zhuǎn)動(dòng)力矩之間的關(guān)系，使之逐漸接近平衡， 來(lái)保持在網(wǎng)箱整體傾斜到一定角度時(shí)不再繼續(xù)發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)傾斜甚至傾
6覆，具有自平衡調(diào)節(jié)的作用，是一種自動(dòng)的機(jī)械的重力平衡方法。
自平衡調(diào)控裝置是由網(wǎng)衣上的十字交叉平衡力綱4和安裝于網(wǎng)
底的支撐鋼管6重組成；根據(jù)改變網(wǎng)衣的深度可計(jì)算出網(wǎng)箱在下沉過(guò)
程中的限定傾斜角度，對(duì)于網(wǎng)衣5為正方體形狀式時(shí)，其下沉的傾斜 角度最大不超過(guò)31度，網(wǎng)衣5深度越大下沉傾斜角度越小。在網(wǎng)箱 沉降過(guò)程中，隨著網(wǎng)箱框架出現(xiàn)的傾斜，其下沉快一側(cè)的下拉力隨著 傾斜角度加大自動(dòng)向下沉速度較慢一側(cè)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)移，促使下沉較慢一側(cè) 的下拉力逐漸加大，當(dāng)下沉到限定角度時(shí)，水下配重對(duì)下沉較快一側(cè) 網(wǎng)箱主框架1的下拉力基本減少為零，最終達(dá)到轉(zhuǎn)動(dòng)力矩與平衡力矩 的平衡，使網(wǎng)箱整體不再繼續(xù)傾斜甚至側(cè)翻。
該具體實(shí)施方式
對(duì)于只有相對(duì)兩側(cè)安裝有可調(diào)控浮筒的方形升 降式網(wǎng)箱來(lái)說(shuō)，因下沉傾斜只能在安裝可調(diào)控浮筒側(cè)發(fā)生傾斜，因此 只是在另外安裝有固定浮子3的兩側(cè)加設(shè)十字交叉平衡力綱4和網(wǎng)底 支撐鋼管6即可自調(diào)控平衡，對(duì)于四面都安裝有可調(diào)控浮筒的方形升 降式網(wǎng)箱，其斯面和網(wǎng)底都要安裝十字交叉平衡力綱4和安裝于網(wǎng)底 的支撐鋼管6。
網(wǎng)箱穩(wěn)定的力學(xué)條件傾斜轉(zhuǎn)動(dòng)力矩與平衡力矩平衡
i:M轉(zhuǎn)動(dòng)=i:m平衡
網(wǎng)箱下沉偏轉(zhuǎn)到限制角度時(shí)，網(wǎng)箱不再繼續(xù)偏轉(zhuǎn)傾斜，水下配重 7產(chǎn)生的下拉力轉(zhuǎn)移到下沉慢的框架一側(cè)，使該側(cè)可調(diào)控浮筒加速下 沉，調(diào)控網(wǎng)箱完成整個(gè)下沉過(guò)程。
權(quán)利要求
1、一種方形結(jié)構(gòu)升降式網(wǎng)箱的沉降自平衡調(diào)控裝置與控制方法，其特征在于在現(xiàn)有方形升降式網(wǎng)箱的基礎(chǔ)上增加一套自平衡調(diào)控裝置，它由一組十字交叉平衡力綱(4)和網(wǎng)底支撐鋼管(6)組成；將十字交叉平衡力綱(4)分別加設(shè)在長(zhǎng)方體網(wǎng)衣的兩個(gè)或四個(gè)側(cè)面上，網(wǎng)底支撐鋼管(6)安裝于網(wǎng)底兩個(gè)或四個(gè)邊的下部。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種方形結(jié)構(gòu)升降式網(wǎng)箱的沉降自平 衡調(diào)控裝置與控制方法，其特征在于利用升降式網(wǎng)箱的自平衡調(diào)控裝 置，在網(wǎng)箱沉降過(guò)程中來(lái)逐漸轉(zhuǎn)移傾斜網(wǎng)箱的下沉力和其作用點(diǎn)的方 法，調(diào)控網(wǎng)箱達(dá)到相對(duì)平穩(wěn)、安全、快速、自如沉浮的目的。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種方形結(jié)構(gòu)升降式網(wǎng)箱的沉降自平 衡調(diào)控裝置與控制方法，其特征在于方形結(jié)構(gòu)升降式網(wǎng)箱的自平衡調(diào) 控裝置安裝在方形升降式網(wǎng)箱的網(wǎng)衣和網(wǎng)底下部的方式。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種方形結(jié)構(gòu)升降式網(wǎng)箱的下沉自平 衡調(diào)控裝置與控制方法，其特征在于只有相對(duì)立兩側(cè)安裝有可調(diào)控浮 筒的方形網(wǎng)箱與要在另外兩側(cè)網(wǎng)衣及網(wǎng)底安裝自平衡調(diào)控裝置的相 對(duì)應(yīng)性。
全文摘要
一種方形結(jié)構(gòu)升降式網(wǎng)箱的下沉自平衡調(diào)控裝置與控制方法，它涉及海水網(wǎng)箱養(yǎng)殖技術(shù)領(lǐng)域，具體說(shuō)是一種方形升降式網(wǎng)箱的自平衡調(diào)控裝置與控制方法。在現(xiàn)有方形升降式網(wǎng)箱的基礎(chǔ)上增加一套自平衡調(diào)控裝置，它由一組十字交叉平衡力綱(4)和網(wǎng)底支撐鋼管(6)組成；將十字交叉平衡力綱(4)分別加設(shè)在長(zhǎng)方體網(wǎng)衣的兩個(gè)或四個(gè)側(cè)面上，網(wǎng)底支撐鋼管(6)安裝于網(wǎng)底兩個(gè)或四個(gè)邊的下部。本發(fā)明自平衡調(diào)控裝置，設(shè)計(jì)原理合理，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)明易行，可對(duì)現(xiàn)有方形結(jié)構(gòu)升降式網(wǎng)箱稍加改造即可；它能改變現(xiàn)有方形升降式網(wǎng)箱在沉降過(guò)程中，在非手動(dòng)控制下，容易出現(xiàn)側(cè)翻和不能完全沉入水下的難題，可實(shí)現(xiàn)方形結(jié)構(gòu)升降式網(wǎng)箱的遠(yuǎn)程可遙控操作。
文檔編號(hào)A01K61/00GK101637137SQ20081018346
公開(kāi)日2010年2月3日 申請(qǐng)日期2008年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月17日
發(fā)明者關(guān)長(zhǎng)濤, 勇 崔, 嬌 李, 娟 李, 濱 黃 申請(qǐng)人:中國(guó)水產(chǎn)科學(xué)研究院黃海水產(chǎn)研究所