带网衣固定功能的单点锚泊式网箱系统的制作方法

技术领域：

本发明涉及海水养殖网箱，更具体地，涉及一种带网衣固定功能的单点锚泊式网箱系统。

背景技术：
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我国20m等深线以内的海域面积约1600万公顷，40m等深线以内的海域面积约5000万公顷，海水养殖的发展空间巨大。大力发展20m水深以上的深水网箱养殖，向海洋索取资源、拓宽生存空间，发展“海洋牧场”、建立“海上粮仓”，是解决我国食品供给保障的新途径之一。

深水网箱产业是我国渔业向现代化渔业迈进的重要创新型产业之一。养殖网箱一般由网箱框架系统、网衣系统、锚泊系统和配套设施系统四大部分组成。关于海水网箱系统的技术发展，下列两方面的问题值得关注：

一、网箱的锚泊方式：

传统的网箱采用多点直系锚法，以应对来自不确定的风向对网箱的影响，如单箱采用的6锚点法，每60度设置一个锚，无论哪个方向来风，均有至少2锚碇作用。中国专利授权公告号cn1176578c、cn204949099u、cn204949120u等公布的网箱均为典型的多点锚泊方式。这类多点锚泊系统存在施工难度大、施工质量难以保证、效率低、成本高、维护难的局限性，在较大的风浪荷载作用下损毁现象较严重。

为了顺应深水网箱的发展，已逐步发展出单点锚泊系统。与多点锚泊系统相比，单点锚泊系统具有抗台风能力强、施工简捷、节约成本、节约海域资源的特点，是深水网箱发展的主要技术方向。如中国专利授权公告号cn104186383b、cn104604768b、cn104186381b等公布的实施例均为典型的单点锚泊方式。

但常见的单点锚泊系统与网箱框架通常只有一个连接点、系泊点，导致该连接处受荷大、应力集中现象严重，虽然在网箱框架的系泊点处进行了加固处理，但在恶劣工况下仍容易造成网箱框架的塌陷、折断与损毁。

二、网衣的容积损失率：

网衣系统主要是围出一个养殖水体供养殖鱼类活动。如果海水流速较快，网衣常常会漂浮不定且向内聚拢，导致网箱的养殖空间变小，水产活动范围变小，水中含氧量下降，水质下降，进而诱发各类疾病的发生。

国内通过试验研究发现，海水流速对网箱的最大影响还是造成网箱网衣容积的变小，流速0.5m/s时，网箱的容积损失率为30%左右；当流速1.0m/s时，网箱的容积损失率为50%左右；当流速1.5m/s时，网箱的容积损失率为70%左右。可见，如何减小网箱的容积损失，是提高网箱养殖单产量的关键技术之一。

目前，为了避免网衣因为水流作用聚集一起而挤压养殖对象，通常在网衣底部按一定间距系缚系列沉子，或在网箱内放入环形的支撑环，支撑环沉入网箱底部，可以防止网衣向内聚拢。但在更换网衣、清洗网衣或拉网收鱼时，需要潜水员潜水去水底将沉子在收网前先拉出水面，或将支撑环取出，增加了用工用时，进而增加了养殖成本，且工作效率较低。

可见，亟待改进深水网箱网衣的固定装置，以降低深水网箱养殖成本，提高工作效率。

技术实现要素：
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为了弥补现有技术问题的不足，本发明的目的是提供一种带网衣固定功能的单点锚泊式网箱系统，其结构简单，施工方便，能大大降低网箱系泊点处的应力集中，且能有效维护网衣的养殖容积。

本发明的技术方案如下：

带网衣固定功能的单点锚泊式网箱系统，包括锚泊基础、锚链、浮管框架、网衣、沉子，浮管框架为环状，浮管框架下端面安装有筒状网衣，网衣下端间隔悬挂有沉子，其特征在于：所述网衣四周设有多列纵向分布的套管；

还包括分力架，分力架由顶部圆环管及下方多根斜管焊接构成，各斜管上端均匀且对称焊接在圆环管外壁下方，各斜管下端共同汇聚到一点并焊接安装有系泊环；

所述锚链包括一级锚链与二级锚链，一级锚链一端系泊在锚泊基础上，另一端系泊在分力架的系泊环上；二级锚链数量与套管列数量对应，各二级锚链穿过各列套管后一端系泊在浮管框架上，另一端系泊在分力架的圆环管上。

所述的带网衣固定功能的单点锚泊式网箱系统，其特征在于，所述的网衣四周上的套管不少于四列，每列套管由多个套管沿着铅垂线方向间隔设置。

所述的带网衣固定功能的单点锚泊式网箱系统，其特征在于，所述的套管为pvc直管，套管的内径大于二级锚链外径两倍，套管的长度取10cm~50cm。

所述的带网衣固定功能的单点锚泊式网箱系统，其特征在于，所述的分力架的圆环管内壁沿直径方向焊接有两根相互垂直的直管，整体呈对称状态，圆环管直径与网衣直径相同。

所述的带网衣固定功能的单点锚泊式网箱系统，其特征在于，所述的分力架上斜管的数量不少于四根。

本发明与现有技术相比，具有如下优点：

1、本发明属于单点锚泊方式，与多点锚泊方式对比而言，使用单点锚泊方式的网箱具有抗台风能力强、施工简捷、节约成本、节约海域资源的特点，代表了网箱锚泊方式的先进发展方向；

2、本发明网衣上设置多列套管且套在二级锚链上，基于二级锚链的固定与牵制作用，在风浪荷载作用下网衣能维持较大容积，网衣的四壁并不会相互聚拢，从而大大降低了网衣的容积损失率，有效维护了养殖空间；

3、本发明由于套管的内径大于二级锚链的外径，在更换网衣、清洗网衣或拉网收鱼时，各列套管与二级锚链之间的摩擦力非常小，套管对网衣的向上拉起作业基本无影响；

4、传统网箱依靠沉子的重力作用向下拉直网衣，使网衣在海流作用下即可能维持较大的容积，故所需沉子的数量较多、累计重量较大；而本发明中的网衣不依靠沉子来维持容积率，沉子仅起到向下拉直网衣的作用，故所需沉子的数量较少、累计重量较小，更有助于网衣的拉起作业。；

5、本发明包括一级锚链与二级锚链，锚链与网箱框架的系泊点数量等于二级锚链的数量；二级锚链的数量不少于四条，且沿网箱框架四周均匀分布，即系泊点的数量不少于四个，且沿网箱框架四周均匀分布，该设计能大大减小网箱浮管框架系泊点处的应力集中，有效提高了网箱浮管框架的安全性。

附图说明

图1为本发明的网衣系统的结构示意图。

图2为本发明的分力架结构示意图。

图3为本发明的分力架连接网箱结构示意图。

图4为本发明的网箱系统三维结构示意图。

图5为本发明的网箱系统主视图。

图6为本发明的网箱系统在风浪荷载作用下的变形示意图。

附图标记说明：1、浮管框架；2、网衣；3、套管；4、分力架；5、圆环管；6、斜管；7、系泊环；8、沉子；9、一级锚链；10、二级锚链；11、锚泊基础；a、海平面；b、海床面；c、风浪载荷。

具体实施方式：

参见附图：

网箱一般由锚链、锚泊基础11、浮管框架1、网衣2与沉子8等构成，其中锚链系统一端连接浮管框架1，另一端连接锚泊基础11。“单点锚泊系统”未见有规范、统一的定义，本发明所提的“单点锚泊系统”，其含义是指锚链系统连接锚泊基础的一端仅有一个系泊点，锚泊基础（或基础群）通过一个系泊点与锚链相连接，基础(或基础群)内部之间可以有复杂的相互连接方式，但基础(或基础群)最终作为一个整体通过一个系泊点与锚链相连。单点锚泊系统中，锚链与网箱连接的一端可以是一个系泊点，但也可以是多个系泊点。本发明所提的锚链系统，其一端通过一个系泊点与锚泊基础相连，另一端通过多个系泊点与网箱相连，属于单点锚泊方式的范畴。相应地，多点锚泊系统是指锚泊基础(或基础群)通过多个系泊点与多个锚链相连接，多个锚链的另一端通过多个系泊点共同连接网箱。

带网衣固定功能的单点锚泊式网箱系统，包括锚泊基础11、锚链、浮管框架1、网衣2、沉子8等，网衣2四周均匀、对称的设置多列与铅垂线同轴的套管3；所述网箱系统还包括分力架4，分力架4由圆环管5与多根斜管6焊接而成，各斜管6的一端在圆环管5圆周上均匀、对称的焊接，各斜管6的另一端共同汇聚到一点且与系泊环7焊接相连，圆环管5上沿相互垂直直径方向焊接直管；所述锚链包括一级锚链9与二级锚链10，一级锚链9的一端系泊在锚泊基础11上，一级锚链9另一端系泊在分力架4的系泊环7上，二级锚链10穿过各列套管3后一端系泊在浮管框架1上，二级锚链10另一端系泊在分力架4的圆环管5上。

本发明所提的“一级锚链”是指与锚泊基础直接相连的锚链，单点锚泊系统中仅有唯一的一根“一级锚链”与锚泊基础直接相连；“二级锚链”是指把网箱荷载直接传递给“一级锚链”的锚链。在本发明中，“二级锚链”的一端通过分力架4与“一级锚链”相连，“二级锚链”的另一端直接与网箱的浮管框架1相连，如图3与图4所示。

同级锚链的长度应相同，使得整个锚链系统在风平浪静时基本呈对称状态。如图3中的四根二级锚链10长度相等。

网衣2上对称、均匀的设置多列与铅垂线同轴的套管3，二级锚链10穿过每列与铅垂线同轴的套管3与浮管框架1相连，如图3所示。套管3一般由pvc管制成的直管。优选地，套管3的内径大于二级锚链10的外径两倍以上，套管3的长度取10cm~50cm。故根据网衣2的深度与套管3的长度，可确定每列同轴套管3所需的数量。

网衣2上的各列与铅垂线同轴的套管3在网衣2的圆周上均匀、对称分布，优选地，网衣2圆周上的同轴套管3不少于四列。

套管3的作用是：通过网衣2上的系列套管3套住二级锚链10，使二级锚链10成为维护网衣2容积的骨架，鉴于多个二级锚链10相互平行且承受锚泊力后处于拉直状态，其能承受较大的水平力，故能使网衣2的容积损失率大大降低。

即使网箱受到风浪荷载作用后使二级锚链10产生较大倾斜，但此时所有二级锚链10仍大致相互平行，共同向一个方向倾斜，套管3的连接使网衣2也与二级锚链10产生同样的倾斜，二级锚链10的牵制作用使网衣2的四壁并不会相互聚拢，故网衣2的容积损失率较小，如图6所示。

由于各列套管3与铅直线同轴且内径大于二级锚链10，故更换网衣、清洗网衣或拉网收鱼时，网衣2的向上拉起并不会与二级锚链10产生较大的摩擦。即各列套管3与二级锚链10之间的摩擦力非常小，其对网衣2的向上拉起作业基本无影响。可见，套管3的设置一方面能有效维护网衣2的容积，另一方面对网衣向上拉起作业无影响。

另外，网衣2的底部仍需设置多个沉子8，其作用是把网衣2向下拉直，维护网衣2的有效容积。但本发明中所用的沉子8与传统网箱沉子的作用存在明显区别：传统网箱依靠沉子的重力作用向下拉直网衣，使网衣在海流作用下即可能维持较大的容积，故所需沉子的数量较多、累计重量较大；而本发明中的网衣不依靠沉子来维持容积率(依靠二级锚链10来维持容积率)，沉子仅起到向下拉直网衣的作用，故所需沉子的数量较少、累计重量较小，有助于网衣的拉起作业。

可见，本发明所提网衣2上设置套管3套入二级锚链10的设计思路，一方面能有效维护网衣2的容积率，另一方面还能减轻网衣向上拉起作业的难度，显然更符合深水网箱的发展需求。

分力架4由圆环管5与多根斜管6焊接而成，各斜管6的一端在圆环管5圆周上均匀、对称的焊接，各斜管6的另一端共同汇聚到一点且与系泊环7焊接相连，圆环管5上沿相互垂直直径方向焊接直管，分力架4整体呈对称状态。

分力架4上圆环管5的直径与网衣2的直径相同。优选地，分力架4上斜管6的数量不少于四根。

一级锚链9的一端系泊在锚泊基础11上，另一端系泊在分力架4的系泊环7上。二级锚链10穿过各列套管3后，二级锚链10的一端系泊在浮管框架1上，另一端系泊在分力架4的圆环管5上。网箱受到的风浪荷载通过各二级锚链10传递给分力架4，再通过分力架4把荷载传递给一级锚链9，进而传递给锚泊基础11。故分力架4起到“承上启下”的作用，其强度应满足恶劣工况下荷载的传递需要，不因应力集中发生屈曲与失效。

风平浪静时，在分力架4与各二级锚链10的重量作用下，各二级锚链10处于铅垂状态，网衣2也处于体积最大的舒展状态，如图5所示。风浪荷载作用时，网衣发生倾斜，由于分力架4对各二级锚链10的牵制作用使各二级锚链10仍处于基本平行的倾斜状态，套在各二级锚链10上的套管3使网衣2与各二级锚链10发生基本一致的倾斜状态，各二级锚链10的牵制作用使网衣2的四壁无法相互聚拢、压缩养殖空间，如图6所示。

锚链与网箱框架的系泊点数量等于二级锚链的数量。二级锚链的数量不少于四条，且沿网箱框架四周均匀分布。即系泊点的数量不少于四个，且沿网箱框架四周均匀分布，该设计能大大减小网箱浮管框架系泊点处的应力集中，把网箱承受的风浪荷载通过多个系泊点传递给多条二级锚链，有效提高了网箱浮管框架的安全性。可见，所提网箱系统采用单点锚泊系统，但不会在网箱框架的系泊点、连接处产生较大的应力集中。

可根据实际需要使用不同数量的二级锚链10，下面介绍几种实施例。

实施例1：沿网衣2的四周均匀、对称的设置四列与铅垂线同轴的套管3，如图1所示。把四条二级锚链10穿过相应的四列套管3，二级锚链10的一端系泊在浮管框架1上，另一端系泊在分力架4的圆环管5上。一级锚链9的一端系泊在锚泊基础11上，另一端系泊在分力架4的系泊环7上。二级锚链10的长度应大于网箱的深度。如此构成一种带网衣固定功能的单点锚泊式网箱系统，如图4所示。

本实施例中，四条二级锚链10的合力与一级锚链9的拉力相等，故二级锚链10的材料强度、截面积尺寸可小于一级锚链9的材料强度、截面积尺寸。故可根据各级锚链的受力情况，设计与其匹配的材料参数，使各级锚链的安全系数基本相同，达到优化设计的目的。

实施例2：沿网衣2的四周均匀、对称的设置五列与铅垂线同轴的套管3，相应地采用五条二级锚链10进行连接，连接方法同实施例1。

实施例3：沿网衣2的四周均匀、对称的设置六列与铅垂线同轴的套管3，相应地采用六条二级锚链10进行连接，连接方法同实施例1。

按照上述思路，还可以衍生出更多的实施例方式，此处不再穷举。

本发明一方面其采用单点锚泊系统，但不会在网箱框架的系泊点、连接处产生较大的应力集中，另一方面其能有效减小网箱的容积损失率，且对网衣更换、网衣清洗或拉网收鱼作业影响不大，能更好的适应深水网箱养殖的发展需求。

附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的；相同或相似的标号对应相同或相似的部件；附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。

本发明不局限于上述具体实施方式，根据上述内容，按照本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本发明上述基本技术思想前提下，本发明还可以做出其它多种形式的等效修改、替换或变更，均落在本发明的保护范围之内。