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箱，其特征是桁架一段用鋼板或復合材料蒙皮，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，令產生的浮力＞1.3凈浮力，可變浮力艙設有進/排水管閥及進/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，構成可沉浮桁架式浮力柱，在桁架式浮力柱適當位置，系扎上下二根主纜繩及一根系泊纜，養殖用網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換塊，是一款適用于海流較急及無遮檔的開闊海區的新型網箱，特有的帶阻尼防蕩板設計，對生態環保文明的現代海水養殖有重要意義。
【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箱

【技術領域】
[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箱，是一種適用于海流較急及無遮檔的開闊海區的新型網箱，特有的帶阻尼防蕩板設計，對生態環保文明的現代海水養殖有重要意義，本技術屬海洋工程領域。

【背景技術】
[0002]網箱養殖是海洋經濟的重要部分，目前由挪威引進的高密度聚乙烯管材制作的重力式網箱(簡稱HDPE)迅速發展，在黃渤海，東海，南海，都有大量養殖戶使用，雖然這種網箱通過設置注/排水管，在臺風襲擊前可沉于一定深度，規避水線的波浪沖擊，但從實踐來看這種網箱仍有下列致命的缺陷:
[0003]1.不適應海流的沖擊，據觀察海流速度僅達0.257m/s時就可能發生變形，在流速達lm/s時將損失80%網箱養殖容體，這樣就喪失了大量養殖資源。
[0004]2.由于上述的原因這類網箱只能在風平浪靜的內灣使用，由于養殖戶蜂擁在這個狹小的內灣內，造成灣內水質十分惡劣，甚至臭氣沖天，魚品質差，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，不得不強行去驅趕內灣網箱養殖戶，但因沒有開闊水域使用的技術支持，這就使養殖戶處于十分困難的境地。
[0005]3.雖然網箱支承構件做成圓環狀，其受力特點仍類似于一條管線，曲癟即失穩仍然是它破壞的主要形式之一，2013年8月臺風”尤特”吹襲廣東陽江，造成當地網箱全軍覆沒，和2011年9月底海南臨高養殖網箱，在臺風”尼格”襲擊下全軍覆滅不同是，在網箱錨固系泊較好情況下，網箱骨架在臺風造成的旋轉海流作用下呈現失穩破壞，其破壞形態如同把箱體”扭麻花”。
[0006]從上分析發展開闊水域網箱養殖，需要突破HDPE網箱的局限，尋求一種安全，可靠，抗臺風，適用于海流較急及無遮檔開闊海區的新型網箱，把廣大海域的資源利用起來。根據國內外現有經驗及理論分析，網箱改進途徑第一要素應是用柔性結構代替目前HDPE結構，避免失穩破壞，第二網箱結構應選取水動力學性能好，抗風浪能力強的結構形式。海洋石油獨柱式平臺(英文名為SPAR)就是理想的結構形式，該結構近半世紀在世界海洋石油開發中發揮巨大作用，結構型式亦由第一代經典的筒形獨柱，發展到目前第二代桁架式柱形平臺，據報道后者比前者節約50%鋼材。根據公知的海洋工程知識，桁架式柱形平臺具有如下特點:
[0007]a.結構浮心在上，重心在下，具有恒穩性及無條件平衡，這是人們熟知的不倒翁原理。
[0008]b.結構浮力遠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，二者處于平衡狀態后，二者之間就產生了張力，假定風，浪，流共同作用下產生的水平力，它使浮體產生偏離，設水平力產生順時針的傾復力矩，浮力則產生逆時針恢復力矩，二者正好反向，即浮力會反向作用使它回到平衡點，從而實現動態平衡，這就是順應式錨固的原理。
[0009]應用海洋工程成熟，可靠，廣泛成功應用的獨柱式平臺技術，設想將四個獨柱式平臺用纜索上下聯結成箱形，然后掛上網衣，不就是一款安全，可靠，抗臺風，適用于海流較急及無遮檔的開闊海區的新型網箱嗎？本專利發明就依據這樣思路開發出來的。
[0010]由本專利發明人研發，己獲授權的專利”氣囊調節浮力可隨水位漲落升沉的柔性結構張力腿式深水網箱”專利號ZL201320623481.2最早應用了海洋石油獨柱式平臺結構特點，即柱穩性一采用調節浮力的大柱體作支承結構，并且采用柔性方案，由纜索上下連接而成。由本專利發明人研發，己獲授權的另一專利”可隨水位漲落升沉的張力腿式深水網箱”專利號201320095246.2在國內國際首先提出了阻尼防蕩板的方案，這對于養殖水體的環保是極有意義的，因為，養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，而是轉化為其他魚類及物種養份，同時還可減少網箱巔波，降低網箱破損風險。
[0011]如同海洋石油獨柱式平臺(英文名為SPAR)，結構型式由第一代經典的筒形獨柱，發展到目前第二代桁架式柱形平臺，以大幅降低成本一樣，本實用新型選擇桁架式浮力柱作為網箱的支承結構，由于成本可以降低，從而更具推廣價值，使其成為進軍深海，造福漁民，保護環境的可靠裝備。
[0012]參考專利文獻
[0013][I] ”可隨水位漲落升沉的張力腿式深水網箱”專利號201320095246.2發明人:古國維專利權人:古國維
[0014][2] ”氣囊調節浮力可隨水位漲落升沉的柔性結構張力腿式深水網箱”專利號ZL201320623481.2發明人:古國維專利權人:古國維
[0015][3] ”深水系泊柱”專利號:ZL201320616701.9發明人:古國維專利權人:古國維


【發明內容】

[0016]為了尋求一種安全，可靠，抗臺風，適用于海流較急及無遮檔的開闊海區的新型網箱，本實用新型選取水動力學性能好，抗風浪能力強的海洋石油獨柱式平臺(英文名為SPAR)結構形式，通過整合原有的專利成果，并融合進一些新的設計，使其更完善，本實用新型的技術方案及其原理是:
[0017]1，首先用密閉的鋼管制作一榀典型的桁架，該桁架優選為三立柱形式，桁架一段用鋼板或復合材料蒙皮，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，令產生的浮力> 1.3凈浮力，可變浮力艙設有進/排水管閥及進/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上，養殖用網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箱，結構布置形式為4柱I箱，6柱2箱，9柱4箱，均為正方形或長方形，其實它只是給出詳細附圖的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，阻尼防蕩板在網衣底部，距離網衣底部不小于1.5m，阻尼防蕩板用復合材料蒙皮或幕布，阻尼防蕩板中間設開孔的聚氨酯發泡體的浮力塊，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換塊，轉換塊上裝設有欄桿，系船墩，進/排水管閥及進/排氣管閥，防刮踫滾軸及吊耳。
[0021]本實用新型的優點是吸收了的海洋石油獨柱式平臺水動力學性能好，抗風浪能力強的優點，整合了本發明人原有的多項專利成果，并融合進了新的設計，使新型網箱更完善，結構更合理，安全性更好，無結構失穩問題，可操作性強，有規避臺風的可靠機制，利于低成本地構造大型或超大網箱，同時該網箱適應水域范圍大，有國際首創的環保功能，將成為進軍深海，造福漁民，保護環境的可靠裝備。

【附圖說明】

[0022]圖1是本實用新型結構原理示意圖；
[0023]圖2是豎向結構示意圖，表述了結構構件豎向布置；
[0024]圖3是桁架式浮力柱結構軸測立體圖，特別表述了桁架式浮力柱與網箱纜繩及系泊纜關系；
[0025]圖4是桁架式浮力柱之桁架空間結構示意圖；
[0026]圖5是永久浮力艙總成及可變浮力艙結構軸測立體圖，表述了艙體的構造；
[0027]圖6是永久浮力艙總成及可變浮力艙平面加強環結構示意圖，表述了加強環內支撐條的布置；
[0028]圖7是永久浮力艙總成及可變浮力艙平面加強環結構軸測立體圖，表述了加強環內支撐條的布置；
[0029]圖8是多功能轉換塊結構軸測立體圖，特別表述了與纜繩柔性連接方法；
[0030]圖9是阻尼防蕩板結構布置示意圖；
[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/排水管閥及進/排氣管閥結構布置示意圖。
[0034]其中:1桁架總成，101立柱，102中心立柱，103立柱間聯系桿，104立柱與中心立柱間聯系桿，105斜拉筋，106中心立柱底部進出水孔，2永久浮力艙總成，201平面加強環，202豎向聯系粗鋼筋，203頂面封板，204中間隔板，205底面封板，206平面加強環支撐條，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與多功能轉換塊連接纜繩，601與多功能轉換塊連接纜繩端頭連接環，7多功能轉換塊總成，701多功能轉換塊鋼箱體，702多功能轉換塊鋼箱體分隔板，703聚氯乙烯或聚氨酯發泡體，704欄桿柱，705欄桿繩，706進/排水管閥，707進/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/排水管閥，12可變浮力艙用進/排氣管閥，13阻尼防蕩板總成，1301阻尼防蕩板(復合材料蒙皮或幕布)，1302阻尼防蕩板連接鎖眼，1303拉結繩，1304阻尼防蕩板浮塊，1305阻尼防蕩板浮塊開孔，14浮管拉結纜。

【具體實施方式】
[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箱二大部件建造，一是網箱的桁架式浮力柱，二是附件，基礎不限定形式，阻尼防蕩板總成13的復合材料蒙皮或幕布等為商品化產品，這里不必細述。
[0036]桁架總成I制作是常規的鋼結構作業，無特別之處或作業難點，但因是海上工程，更應嚴格遵守建造程序，材料選擇上應選擇可焊性好的鋼材，在焊接環節上應有完善的焊接程序，焊縫檢測程序，焊接人員應持合格的焊工證書，嚴禁無證或等級不夠人員施焊。
[0037]可變浮力艙有嚴格的密封要求，應有可行的措施保證，主要搞好中間隔板204，及底面封板205的焊接，完工后應作密封試驗，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，可依實際情況采用重骨料鋼筋混凝土搗制，重骨料是指質量大于花崗石的鐵礦石，廢鐵塊等材料，由于壓載體4較重，應預制后在出海前再安裝，為此，桁架立柱101在適當位置切割，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]另一項是圖3，圖5，所示永久浮力艙，及圖8所示的多功能轉換塊，填充聚氯乙烯或聚氨酯發泡體，其作業也常規化，有專門的機械及原料出售。
[0040]結構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，本實用新型依據用戶對海水腐蝕過度擔心的實際情況，永久浮力艙總成2及可變浮力艙3，設計成光滑殼體，以便纏繞浸有調配好固化劑的玻璃纖維，把它做成復合蒙皮，徹底解除腐蝕之憂。但采用何種防腐蝕方案，應由業主依使用年限及投入成本來定。
[0041 ] 進入海上安裝【具體實施方式】是:
[0042]首先在預定海區先完成基礎安裝，基礎頂系結標志紅色浮球至水面。由于是柔性結構，可以重疊起來浮運或駁運到現場，下水后立柱101即直立，將四柱移動到設定點，由潛水員按紅色浮球指引，系上系泊纜10，最后掛上網衣，通過可變浮力艙的注/排水裝置調平，在這個階段應以注入淡水為妥，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構海上安裝優勢是十分明顯的，據報道國外某公司這類型的平臺系統，有48小時內安裝并投入使用的記載，列入參考專利文獻，本人己受權專利”深水系泊柱”專利號:ZL20132 0616701.9對此作了較詳細介紹。
【權利要求】
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箱，其特征是桁架一段用鋼板或復合材料蒙皮，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，令產生的浮力> 1.3凈浮力，可變浮力艙設有進/排水管閥及進/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上，養殖用網衣上下掛接在主纜繩上。2.根據權利要求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箱，其特征是結構布置形式為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.根據權利要求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，阻尼防蕩板在網衣底部，距離網衣底部不小于1.5m，阻尼防蕩板用復合材料蒙皮或幕布，阻尼防蕩板中間設開孔的聚氨酯發泡體的浮力塊，阻尼防蕩板張拉在纜繩或浮管上。4.根據權利要求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箱，其特征是相鄰桁架式浮力柱中間用纜繩連接多功能轉換塊，轉換塊上裝設有欄桿，系船墩，進/排水管閥及進/排氣管閥，防刮碰滾軸及吊耳。
【文檔編號】A01K61-00GK204272923SQ201420521060
【發明者】古國維 [申請人]古國維