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四箱合一沉浮式帶阻尼板伸縮懸重張力腿抗風(fēng)浪鋼管網(wǎng)箱的制作方法

文檔序號(hào):9055315閱讀:416來源:國知局
四箱合一沉浮式帶阻尼板伸縮懸重張力腿抗風(fēng)浪鋼管網(wǎng)箱的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]四箱合一沉浮式帶阻尼板伸縮懸重張力腿抗風(fēng)浪鋼管網(wǎng)箱,是一種解決各種深度(淺,中,深)水域的新式經(jīng)濟(jì)型網(wǎng)箱,突出臺(tái)風(fēng)襲擊不撤離或不下沉?xí)r,仍有可靠的抗風(fēng)浪安全性,同時(shí)具有環(huán)保生態(tài)特點(diǎn),經(jīng)濟(jì)適用,保留了聚乙烯管材(簡稱HDPE)制作的網(wǎng)箱的操作面好的優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明屬海洋工程領(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)的聚乙烯管材(簡稱HDPE)制作的網(wǎng)箱遍地開花,在黃渤海,東海,南海,都在大量使用,這種以HDPE材料制作的浮式或沉浮式網(wǎng)箱,雖然沉浮式網(wǎng)箱有沉浮功能,臺(tái)風(fēng)襲擊前可沉于一定深度,規(guī)避水面最大的波浪沖擊,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(shí)就可能發(fā)生變形,在流速達(dá)lm/s時(shí)將損失80%網(wǎng)箱養(yǎng)殖容體,這樣受制于海流,就喪失了大量水質(zhì)交換條件更好的養(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(gè)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,海濱城市喪失了最可貴的一線海景,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,近岸網(wǎng)箱養(yǎng)殖戶,如廣東從西向東都在清理、強(qiáng)拆內(nèi)灣養(yǎng)殖網(wǎng)箱,但因沒有開闊水域使用的技術(shù)支持,這就使這些過去的漁民處于無魚可捕,又無??筛氖掷щy的境地。
[0005]3.HDPE網(wǎng)箱平面剛度差,失穩(wěn)是它破壞的主要形式之一,2013年8月臺(tái)風(fēng)“尤特”吹襲廣東陽江及饒平,造成當(dāng)?shù)鼐W(wǎng)箱全軍覆沒,網(wǎng)箱骨架在臺(tái)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”。自2011年以來,臺(tái)風(fēng)所至,養(yǎng)殖網(wǎng)箱均全軍覆沒,浮式或沉浮式HDPE網(wǎng)箱根本不可能抗臺(tái)風(fēng),如2011年9月底海南臨高在開闊水域的養(yǎng)殖網(wǎng)箱,在臺(tái)風(fēng)“尼格”襲擊下全軍覆沒,一半被吹至外海丟失,一半吹到岸邊打爛,快收獲的魚一條都沒收回來,僅三家公司的經(jīng)濟(jì)損失就近8億。同樣災(zāi)害也發(fā)生在2013年9月福建漳州,臺(tái)風(fēng)“玉兔”造成損失數(shù)億元,2014年7月發(fā)生在海南及廣東粵西的臺(tái)風(fēng)“亞馬遜”,使無數(shù)養(yǎng)殖戶血本無歸,雖然,在此之前海南養(yǎng)殖戶已吸取2011年臺(tái)風(fēng)“尼格”襲擊的教訓(xùn),按海南省海洋與漁業(yè)廳2011年底發(fā)文《關(guān)于深水網(wǎng)箱養(yǎng)殖災(zāi)后恢復(fù)生產(chǎn)的指導(dǎo)性意見》作了改進(jìn)。
[0006]4.沉浮式HDPE網(wǎng)箱的沉浮功能,使網(wǎng)箱在臺(tái)風(fēng)襲擊前可沉于一定深度,規(guī)避水面最大的波浪沖擊,但由于應(yīng)用水域不當(dāng),下潛抗風(fēng)浪效果不大,因?yàn)?,直?014年,我國并無置于外海深水區(qū)的網(wǎng)箱,由于有一系列技術(shù)及管理困難,也需要大的資金投入建設(shè)遠(yuǎn)?;丶按┧蟠?,所以,置于外海深水區(qū)不是件容易的事?,F(xiàn)所講的所謂深水網(wǎng)箱,其實(shí)是置于水深20m以內(nèi),離岸不到20km,相比近岸、內(nèi)灣網(wǎng)箱水稍深,路稍遠(yuǎn)些的網(wǎng)箱。在這種淺,中水深水域,波浪影響隨深度衰減并不明顯,因?yàn)橹挥挟?dāng)水深與波長之比d/λ >0.5時(shí),即為深水水域時(shí),波浪影響隨深度衰減才明顯,在半水深處的水質(zhì)點(diǎn)速度才可降至水面的1/5,這幾年從南到北臺(tái)風(fēng)驚過的地方,網(wǎng)箱均全軍覆滅就是明證。對(duì)此,中國水產(chǎn)科學(xué)研宄院黃海水產(chǎn)研宄所關(guān)長濤,林德芳,黃濱,黃文強(qiáng)在國家”863”計(jì)劃項(xiàng)目研宄中撰寫的我國“深海抗風(fēng)浪工程技術(shù)的研宄與發(fā)展” 一文中(見參考文獻(xiàn)I),在論述關(guān)于升降式網(wǎng)箱的降水層受力方面,對(duì)設(shè)置水深20m為原型,文章認(rèn)為“對(duì)原來普遍認(rèn)為的網(wǎng)箱下潛的防浪,減流作用,還需要通過大量的實(shí)驗(yàn)重新認(rèn)識(shí)。”因此,解決這個(gè)問題還必須從加強(qiáng)網(wǎng)箱強(qiáng)度及剛度著手,配合結(jié)構(gòu)型式及系泊方式改進(jìn),我們認(rèn)為正確措施是:
[0007]a.由聚乙烯管材(簡稱HDPE)制作改用強(qiáng)度高得多的鋼管材,HDPE—些省的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定拉伸屈服強(qiáng)度>=19mpa,HDPE拉伸屈服強(qiáng)度最高才為26mpa,因此,即使采用最好的HDPE也不到鋼材的1/10 !
[0008]b.目前HDPE網(wǎng)箱主浮管多為直徑250mm,壁厚15mm,管材的剛度為材料的彈性模量乘截面慣性矩,鋼的彈性模量通常是高密度聚乙烯彈性模量的200倍左右,再比較一下截面慣性矩,截面慣性矩公知公式為I = 0.0491 (D4--D14),對(duì)于管徑250mm,壁厚15mm的管,截面慣性矩為7678cm4,若改用外徑377_,壁厚8_的管,依上式可算得該管截面慣性矩為15796cm4,大管與小管截面慣性矩兩者為2: I,彈性模量鋼與HDPE為:200: 1,合計(jì)為400: 1,這說明了采用較大口徑鋼管對(duì)増強(qiáng)網(wǎng)箱剛性意義重大。
[0009]c.選取水動(dòng)力學(xué)性能好,抗風(fēng)浪能力強(qiáng)的結(jié)構(gòu)形式。如近二十年前開發(fā)出來的自由懸重張力腿式就是理想的結(jié)構(gòu)形式,該類型結(jié)構(gòu)具有如下特點(diǎn):
[0010]?結(jié)構(gòu)浮心在上,重心在下,具有恒穩(wěn)性及無條件平衡,不會(huì)傾復(fù)。
[0011]籲結(jié)構(gòu)浮力遠(yuǎn)大于自重平衡的浮力,足夠大浮力的浮力艙與位于立柱底部足夠大壓重的壓載艙連接起來,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(shí)針的傾復(fù)力矩,浮力則產(chǎn)生逆時(shí)針恢復(fù)力矩,二者正好反向,即浮力會(huì)反向作用使它回到平衡點(diǎn),從而實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)平衡,這就是順應(yīng)式錨固的原理。
[0012]籲動(dòng)態(tài)的平衡增加了系泊的可靠性,系泊力為外部提供的系泊力加自身的恢復(fù)力。
[0013]?處于平衡狀態(tài)時(shí),結(jié)構(gòu)就有了直立自浮能力,坐底后網(wǎng)箱就能自穩(wěn)定,保持箱形不變。
[0014]d.采用4箱組合形式,結(jié)構(gòu)整體性更好,系泊系統(tǒng)及水域利用率更高,有利于降低造價(jià)。
[0015]e.采用參考文獻(xiàn)[2] “可隨水位漲落升沉的張力腿式深水網(wǎng)箱”專利,用阻尼板減少網(wǎng)箱巔波,降低網(wǎng)箱破損風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí),養(yǎng)殖魚的糞便及殘餌落在阻尼板上,不會(huì)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,使網(wǎng)箱成為生態(tài)環(huán)保型網(wǎng)箱。
[0016]f.采用參考文獻(xiàn)[3] “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,提出了氣囊充氣排氣使柱體充水或排水,氣囊萬一失效,仍可按常規(guī)通過該箱體裝設(shè)的注/排水管閥及注/排氣管閥來實(shí)現(xiàn)可變浮力功能,實(shí)際上是確保浮力安全的雙保險(xiǎn)措施,解決了浮沉式網(wǎng)箱注/排水一直以來的困惑。
[0017]g.采用參考文獻(xiàn)[7]樹狀單點(diǎn)系泊系統(tǒng)專利號(hào):ZL201420521171.4,網(wǎng)箱系泊采用系泊大型海上生產(chǎn)貯油輪的浮筒式系泊系統(tǒng),使網(wǎng)箱處于彈性支承中,實(shí)現(xiàn)卸力、減力。
[0018]在本專利中將合理組合上述技術(shù),突破現(xiàn)流行的HDPE網(wǎng)箱的局限,尋求一種安全、可靠、抗風(fēng)浪、適用于海流較急及無遮檔開闊海區(qū)的新型網(wǎng)箱,特別是不依賴于注水下沉這一技術(shù)措施,靠網(wǎng)箱系統(tǒng)能力抗得住臺(tái)風(fēng),是真正意義上的抗風(fēng)浪深水網(wǎng)箱,這對(duì)于深水網(wǎng)箱發(fā)展是至關(guān)緊迫的。
[0019]參考文獻(xiàn)
[0020][I] “我國深??癸L(fēng)浪工程技術(shù)的研宄與發(fā)展”中國水產(chǎn)科學(xué)研宄院黃海水產(chǎn)研宄所關(guān)長濤,林德芳,黃濱,黃文強(qiáng)
[0021][2] “可隨水位漲落升沉的張力腿式深水網(wǎng)箱”專利號(hào)201320095246.2發(fā)明人:古國維專利權(quán)人:古國維
[0022][3] “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(hào)ZL201320623481.2發(fā)明人:古國維專利權(quán)人:古國維
[0023][4] “深水系泊柱”專利號(hào):ZL201320616701.9發(fā)明人:古國維專利權(quán)人:古國維
[0024][5] “帶防蕩板的沉浮式張力腿結(jié)構(gòu)HDPE網(wǎng)箱”專利號(hào)L201420225623.X發(fā)明人:古國維專利權(quán)人:古國維
[0025][6] “帶阻尼防蕩板半潛式平臺(tái)型游釣養(yǎng)殖二用柔性環(huán)保網(wǎng)箱”專利號(hào):ZL201420319567.0發(fā)明人:古國維專利權(quán)人:古國維
[0026][7] “樹狀單點(diǎn)系泊系統(tǒng)”專利號(hào):ZL201420521171.4發(fā)明人:古國維專利權(quán)人:
古國維

【發(fā)明內(nèi)容】

[0027]為了突破HDPE網(wǎng)箱的局限,尋求一種安全,可靠,抗臺(tái)風(fēng),適用于海流較急及無遮檔開闊海區(qū)的新型網(wǎng)箱,特別是不依賴于注水下沉這一技術(shù)措施,靠網(wǎng)箱系統(tǒng)能力,不下沉也能象石油平臺(tái)一樣抗得住臺(tái)風(fēng),應(yīng)采用前述的方法,從多方面對(duì)HDPE網(wǎng)箱的局限加以改造。為此,本實(shí)用新型的技術(shù)方案是:
[0028]1.鋼質(zhì)管材制作的田字形框架,框架兩側(cè)鋼管端部裝設(shè)吊耳,靠網(wǎng)池一側(cè)焊有鋼欄桿及鋼扶手,周圈鋼管為填充塑料發(fā)泡體的永久浮力艙,中央十字交叉鋼管為裝設(shè)有二套進(jìn)/排水管閥及進(jìn)/排氣管閥的可變浮力艙,一套進(jìn)/排水管閥及進(jìn)/排氣管閥配合內(nèi)置氣囊,另一套進(jìn)/排水管閥及進(jìn)/排氣管閥為備份,以實(shí)現(xiàn)可變浮力艙的可靠注水排水功能,永久浮力艙及可變浮力艙產(chǎn)生的浮力應(yīng)為結(jié)構(gòu)總自重的1.3倍以上,同時(shí)凈浮力應(yīng)大于集中上人時(shí)產(chǎn)生的壓重,方形框架交匯點(diǎn)處均焊接供自由懸重桿滑動(dòng)的套管,自由懸重桿放置滑動(dòng)的套管內(nèi),自由懸重桿下端套接上2組移動(dòng)式掛環(huán),及底靴式重骨料混凝土壓載體,目的是下潛后能插入土中,使柱體處于自穩(wěn)定狀態(tài),自由懸重桿縱橫向系扎下主纜繩,下主纜繩下方則縱橫向系扎供張拉阻尼板的另一纜繩或浮管,在此時(shí)纜繩或浮管上張拉上阻尼板,阻尼板用復(fù)合材料蒙皮或幕布做成,防蕩板中間設(shè)開孔的塑料發(fā)泡體的浮力塊,養(yǎng)殖用網(wǎng)衣上部縱,橫向掛接在田字形框架的扶手上,下部系扎在下主纜繩上,系泊纜一頭系結(jié)在鋼管端部吊耳上,另一頭系結(jié)在浮筒式系泊系統(tǒng)上,另一根輔助系泊纜一頭系結(jié)在自由懸重桿上,另
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