专利名称：一种深海网箱浮管塌陷预警的装置与方法
技术领域：
本发明涉及一种用于深海网箱预警的装置与方法。
背景技术：
重力式深海网箱主要由浮架结构、网衣系统、配重系统和锚碇系统构成，是一 种深海抗风浪养殖设备。浮架结构在深海网箱抗风浪性能中起着极为重要的作用，它必 须具有足够的强度以抵御风浪流的袭击，还必须支撑网衣系统以维持有效的养殖空间。 风浪流对网箱的作用除使网衣变形、网箱容积减少之外，还会使网箱浮架结构变形，变 形严重时浮管塌陷，从而会导致整个网箱毁坏。浮管塌陷关系到养殖生产的成败。浮管是一种弹性体，浮管塌陷的主要原因是在波浪流海洋载荷作用下，浮架内 部工作应力达到了浮管材料的屈服极限，从而失效破坏。目前对网衣的变形、浮架的刚体运动及其受力、锚绳受力有了许多研究和测试 方法，但对网箱浮管屈服失效导致塌陷，还没有检测与预警的方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种深海网箱浮管塌陷预警的装置与方法，当网箱浮管 即将塌陷时能进行预警，以便采措施保证网箱安全。本发明的装置由圆形密封的防护箱、防水型箔式应变片、程控数字动态电阻应 变仪、蓄电池、报警装置和计算机组成，防水型箔式应变片粘贴在网箱浮管上锚绳系附 处；防水型箔式应变片用导线与程控数字动态电阻应变仪连接；程控数字动态电阻应 变仪与计算机连接；报警装置与计算机连接；程控数字动态电阻应变仪与蓄电池连接； 程控数字动态电阻应变仪与蓄电池安装在防护箱中；防护箱安装在网箱内外浮管连接架 上，计算机与报警装置安装在深海网箱养殖平台上。本发明的方法包括以下步骤(1)在万能材料试验机上通过拉伸试验得到浮管材料的弹性模量E和屈服强度极 限os，许用应力
= os/n, n为安全系数，把弹性模量E和屈服强度极限o s和安全 系数n输入到计算机中，计算可得许用应力值
;(2)程控数字动态电阻应变仪自动采集锚绳系附点处多通道应变数据；(3)程控数字动态电阻应变仪把采集到的应变的数据传输到计算机中；(4)计算机计算把应变数据乘以浮管材料的弹性模量E即得到各测量点的应力；(5)计算机把各点的应力值与浮管材料的许用应力值进行比较，当测量点的应力 值大于许用应力值时，发出信号通过报警装置报警。本发明通过动态检测网箱浮管应力，当浮管应力超过许用应力时发出预警信 号，以便采取措施，降低浮管工作应力，防止浮管塌陷，保证网箱安全。
图1是本发明结构示意图；图2是本发明网箱结构图；图3是本发明网箱俯视图；图4是本发明防护箱结构示意图；图5是本发明防护箱内部结构示意图；图6是本发明预警程序示意图。
具体实施例方式如图1所示，本发明的装置由圆形密封的防护箱9、防水型箔式应变片6、程控 数字动态电阻应变仪7、蓄电池8、报警装置10和计算机11组成，所述的防护箱9由圆 柱形箱体12和箱盖13组成，其间有环形密封垫圈14，并通过螺栓15紧固连接，箱体底 部开有用于防水性应变片6连接导线穿过的进线孔16和用于程控数字动态电阻应变仪7 与计算机连接线穿过的进线孔17，进线孔16和17上都装有防水密封件27，箱体底部焊 接四块定位板18，定位板上有螺栓孔，通过螺栓19将箱体12安装在内外浮管的连接架3 上。防水型箔式应变片粘贴6在网箱内外浮管上锚绳系附点附近处，导线穿过防护箱9 底部的进线孔17与程控数字动态电阻应变仪7相连；程控数字动态电阻应变仪7与蓄电 池8连接，蓄电池8用于向程控数字动态电阻应变仪7提供电能。程控数字动态电阻应 变仪7与蓄电池8安装在支架20上，支架20由四根立柱21和八根横梁22通过螺栓连接 而成，分上下两层，立柱和横梁为角钢。程控数字动态电阻应变仪7安装在支架20的上 层，用两根角钢23通过螺栓固定在上层横梁上。两个并行的蓄电池8安装在支架20的 下层，分别用两根角钢24通过螺栓固定在下层横梁上。调整支架20上层横梁上的四个 螺栓25，使螺栓25与防护箱内壁紧密接触，使支架20固定在防护箱内。程控数字动态 电阻应变仪7通过RS-232串行接口与计算机11联机，报警装置10与计算机11连接；计 算机11与报警装置10安装在深海网箱养殖平台26上。如图2、3所示，深海网箱浮架结构包括外浮管1、内浮管2、连接内外浮管的连 接架3、扶手4、立管5。如图6所示，本发明的方法包括使用防水型箔式应变片6和程控数字动态电阻应 变仪7来测量网箱浮管上锚绳系附点处的应力，当应力超过浮管材料许用应力时进行预 警，以便采取措施保证网箱安全。具体包括以下步骤(1)在万能材料试验机上通过拉伸试验得到浮管材料的弹性模量E和屈服强度极 限os，许用应力
= os/n, n为安全系数，可取1.25 1.5，把弹性模量E和屈服强 度极限、和安全系数n输入到计算机中，计算可得许用应力值
;(2)程控数字动态电阻应变仪自动采集锚绳系附点处多通道应变数据；(3)程控数字动态电阻应变仪把采集到的应变的数据传输到计算机中；(4)计算机计算把应变数据乘以浮管材料的弹性模量E即得到各测量点的应力；(5)计算机把各点的应力值与浮管材料的许用应力值进行比较，当测量点的应力 值大于许用应力值时，发出信号通过报警装置报警。
权利要求
1.一种深海网箱浮管塌陷预警装置，由圆形密封的防护箱、防水型箔式应变片、程 控数字动态电阻应变仪、蓄电池、报警装置和计算机组成其特征在于防水型箔式应变 片(6)粘贴在网箱外浮管(1)和内浮管(2)上锚绳系附处；防水型箔式应变片(6)用导 线与程控数字动态电阻应变仪(7)连接；程控数字动态电阻应变仪(7)与计算机(11)连 接；报警装置(10)与计算机(11)连接；程控数字动态电阻应变仪(7)与蓄电池⑶连 接；程控数字动态电阻应变仪(7)与蓄电池(8)安装在防护箱(9)中；防护箱(9)安装在 网箱内浮管(2)与外浮管(1)的连接架(3)上，计算机(11)与报警装置(10)安装在深海 网箱养殖平台(26)上。
2.据权利1要求所述的一种深海网箱浮管塌陷预警装置，其特征在于1)所述的防护箱(9)由圆柱形箱体(12)和箱盖(13)组成，其间有环形密封垫圈 (14)，并通过螺栓(15)紧固连接，箱体底部开有用于防水性应变片(6)连接导线穿过的 进线孔(16)和用于程控数字动态电阻应变仪(7)与计算机连接线穿过的进线孔(17)，进 线孔(16)和进线孔(17)上都装有防水密封件(27)，箱体底部焊接四块定位板(18)，定 位板上有螺栓孔，通过螺栓(19)将箱体(12)安装在内外浮管的连接架(3)上。2)所述的防水型箔式应变片粘贴(6)在网箱内浮管(2)、外浮管⑴上锚绳系附点附 近处，导线穿过防护箱(9)底部的进线孔(16)与程控数字动态电阻应变仪(7)相连；程 控数字动态电阻应变仪(7)与蓄电池(8)连接。
3.据权利2要求所述的一种深海网箱浮管塌陷预警装置，其特征在于程控数字动 态电阻应变仪(7)与蓄电池(8)安装在支架(20)上，支架(20)由四根立柱(21)和八根横 梁(22)通过螺栓(28)连接而成，分上下两层，立柱和横梁为角钢；程控数字动态电阻应 变仪(7)安装在支架(20)的上层，用两根角钢(23)通过螺栓(29)固定在上层横梁上。 两个并行的蓄电池(8)安装在支架(20)的下层，分别用两根角钢(24)通过螺栓(30)固 定在下层横梁上，调整支架(20)上层横梁上的四个螺栓(25)，使螺栓(25)与防护箱(9) 内壁紧密接触，使支架(20)固定在防护箱(9)内。
4.据权利3要求所述的一种深海网箱浮管塌陷预警装置，其特征在于程控数字动 态电阻应变仪(7)通过RS-232串行接口与计算机(11)联机，报警装置(10)与计算机 (11)连接；计算机(11)与报警装置(10)安装在深水网箱养殖平台(26)上。
5.一种深海网箱浮管塌陷预警的方法，其特征是包括以下步骤(1)在万能材料试验机上通过拉伸试验得到浮管材料的弹性模量E和屈服强度极限许用应力[σ]= os/n, η为安全系数，可取1.25 1.5，把弹性模量E和屈服强度极限、和安全系数η输入到计算机中，计算可得许用应力值[ο];(2)程控数字动态电阻应变仪自动采集锚绳系附点处多通道应变数据；(3)程控数字动态电阻应变仪把采集到的应变的数据传输到计算机中；(4)计算机计算把应变数据乘以浮管材料的弹性模量E即得到各测量点的应力；(5)计算机把各点的应力值与浮管材料的许用应力值进行比较，当测量点的应力值大 于许用应力值时，发出信号通过报警装置报警。
全文摘要
一种深海网箱浮管塌陷预警的装置与方法，由防护箱、应变片、应变仪、蓄电池、报警装置和计算机组成，应变片粘贴在网箱浮管上锚绳系附处；应变片与应变仪连接；应变仪与计算机连接；报警装置与计算机连接；应变仪与蓄电池连接；应变仪与蓄电池安装在防护箱中；防护箱安装在网箱内外浮管连接架上；计算机与报警装置安装在深海网箱养殖平台上。应变片和应变仪用来测量网箱浮管上锚绳系附点处多通道的应变数据，并输入到计算机中，计算得到各测量点的应力，并与许用应力比较，当测量点的应力值大于许用应力值时，发出信号通过报警装置报警。本发明用于深海网箱浮架安全预警，保证网箱浮架结构正常工作。
文档编号G01L1/22GK102023067SQ20101029531
公开日2011年4月20日 申请日期2010年9月21日 优先权日2010年9月21日
发明者何真, 俞国燕, 刘璨, 杜健航, 王筱珍, 王贵, 鄢奉林 申请人:广东海洋大学