专利名称:带阻尼防荡板可随水位涨落升沉的桁架式浮力柱柔性网箱的制作方法
【专利摘要】带阻尼防荡板可随水位涨落升沉的桁架式浮力柱柔性网箱，其特征是桁架一段用钢板或复合材料蒙皮，封闭成永久浮力舱总成及可变浮力舱，永久浮力舱总成及可变浮力舱全部浸入水中，令产生的浮力＞1.3净浮力，可变浮力舱设有进/排水管阀及进/排气管阀，桁架底部挂插平衡富余浮力的防沉底靴式重骨料混凝土压载体，构成可沉浮桁架式浮力柱，在桁架式浮力柱适当位置，系扎上下二根主缆绳及一根系泊缆，养殖用网衣上下挂接在主缆绳上，桁架式浮力柱底部张拉上阻尼防荡板，相邻立柱中间用缆绳连接多功能转换块，是一款适用于海流较急及无遮档的开阔海区的新型网箱，特有的带阻尼防荡板设计，对生态环保文明的现代海水养殖有重要意义。
【专利说明】带阻尼防荡板可随水位涨落升沉的桁架式浮力柱柔性网箱
【技术领域】
[0001]带阻尼防荡板可随水位涨落升沉的桁架式浮力柱柔性网箱，是一种适用于海流较急及无遮档的开阔海区的新型网箱，特有的带阻尼防荡板设计，对生态环保文明的现代海水养殖有重要意义，本技术属海洋工程领域。
【背景技术】
[0002]网箱养殖是海洋经济的重要部分，目前由挪威引进的高密度聚乙烯管材制作的重力式网箱(简称HDPE)迅速发展，在黄渤海，东海，南海，都有大量养殖户使用，虽然这种网箱通过设置注/排水管，在台风袭击前可沉于一定深度，规避水线的波浪冲击，但从实践来看这种网箱仍有下列致命的缺陷:
[0003]1.不适应海流的冲击，据观察海流速度仅达0.257m/s时就可能发生变形，在流速达lm/s时将损失80%网箱养殖容体，这样就丧失了大量养殖资源。
[0004]2.由于上述的原因这类网箱只能在风平浪静的内湾使用，由于养殖户蜂拥在这个狭小的内湾内，造成湾内水质十分恶劣，甚至臭气冲天，鱼品质差，鱼病多，海滨城市丧失最可贵的一线海景。这就逼使地方政府为了城市开发，不得不强行去驱赶内湾网箱养殖户，但因没有开阔水域使用的技术支持，这就使养殖户处于十分困难的境地。
[0005]3.虽然网箱支承构件做成圆环状，其受力特点仍类似于一条管线，曲瘪即失稳仍然是它破坏的主要形式之一，2013年8月台风”尤特”吹袭广东阳江，造成当地网箱全军覆没，和2011年9月底海南临高养殖网箱，在台风”尼格”袭击下全军覆灭不同是，在网箱锚固系泊较好情况下，网箱骨架在台风造成的旋转海流作用下呈现失稳破坏，其破坏形态如同把箱体”扭麻花”。
[0006]从上分析发展开阔水域网箱养殖，需要突破HDPE网箱的局限，寻求一种安全，可靠，抗台风，适用于海流较急及无遮档开阔海区的新型网箱，把广大海域的资源利用起来。根据国内外现有经验及理论分析，网箱改进途径第一要素应是用柔性结构代替目前HDPE结构，避免失稳破坏，第二网箱结构应选取水动力学性能好，抗风浪能力强的结构形式。海洋石油独柱式平台(英文名为SPAR)就是理想的结构形式，该结构近半世纪在世界海洋石油开发中发挥巨大作用，结构型式亦由第一代经典的筒形独柱，发展到目前第二代桁架式柱形平台，据报道后者比前者节约50%钢材。根据公知的海洋工程知识，桁架式柱形平台具有如下特点:
[0007]a.结构浮心在上，重心在下，具有恒稳性及无条件平衡，这是人们熟知的不倒翁原理。
[0008]b.结构浮力远大于自重平衡的浮力，如图1所示，足够大浮力的浮力舱与位于立柱底部足够大压重的压载连接起来，二者处于平衡状态后，二者之间就产生了张力，假定风，浪，流共同作用下产生的水平力，它使浮体产生偏离，设水平力产生顺时針的倾复力矩，浮力则产生逆时針恢复力矩，二者正好反向，即浮力会反向作用使它回到平衡点，从而实现动态平衡，这就是顺应式锚固的原理。
[0009]应用海洋工程成熟，可靠，广泛成功应用的独柱式平台技术，设想将四个独柱式平台用缆索上下联结成箱形，然后挂上网衣，不就是一款安全，可靠，抗台风，适用于海流较急及无遮档的开阔海区的新型网箱吗？本专利发明就依据这样思路开发出来的。
[0010]由本专利发明人研发，己获授权的专利”气囊调节浮力可随水位涨落升沉的柔性结构张力腿式深水网箱”专利号ZL201320623481.2最早应用了海洋石油独柱式平台结构特点，即柱稳性一采用调节浮力的大柱体作支承结构，并且采用柔性方案，由缆索上下连接而成。由本专利发明人研发，己获授权的另一专利”可随水位涨落升沉的张力腿式深水网箱”专利号201320095246.2在国内国际首先提出了阻尼防荡板的方案，这对于养殖水体的环保是极有意义的，因为，养殖鱼的糞便及残饵落在阻尼防荡板上，不会落入泥面积累成污染源，而是转化为其他鱼类及物种养份，同时还可减少网箱巅波，降低网箱破损风险。
[0011]如同海洋石油独柱式平台(英文名为SPAR)，结构型式由第一代经典的筒形独柱，发展到目前第二代桁架式柱形平台，以大幅降低成本一样，本实用新型选择桁架式浮力柱作为网箱的支承结构，由于成本可以降低，从而更具推广价值，使其成为进军深海，造福渔民，保护环境的可靠装备。
[0012]参考专利文献
[0013][I] ”可随水位涨落升沉的张力腿式深水网箱”专利号201320095246.2发明人:古国维专利权人:古国维
[0014][2] ”气囊调节浮力可随水位涨落升沉的柔性结构张力腿式深水网箱”专利号ZL201320623481.2发明人:古国维专利权人:古国维
[0015][3] ”深水系泊柱”专利号:ZL201320616701.9发明人:古国维专利权人:古国维
【发明内容】
[0016]为了寻求一种安全，可靠，抗台风，适用于海流较急及无遮档的开阔海区的新型网箱，本实用新型选取水动力学性能好，抗风浪能力强的海洋石油独柱式平台(英文名为SPAR)结构形式，通过整合原有的专利成果，并融合进一些新的设计，使其更完善，本实用新型的技术方案及其原理是:
[0017]1，首先用密闭的钢管制作一榀典型的桁架，该桁架优选为三立柱形式，桁架一段用钢板或复合材料蒙皮，封闭成永久浮力舱及可变浮力舱，永久浮力舱及可变浮力舱全部浸入水中，令产生的浮力> 1.3净浮力，可变浮力舱设有进/排水管阀及进/排气管阀，桁架底部挂插平衡富余浮力的防沉底靴式重骨料混凝土压载体，构成桁架式浮力柱，浮力柱出露水面高度依使用要求不同，为0.5m至1.0m以上，桁架式浮力柱系扎上下二根主缆绳及一根系泊缆，上主缆绳下方还系扎供连接转换块的另一缆绳，下主缆绳下方则系扎供张拉阻尼防荡板的另一缆绳或浮管，系泊缆另一头连接在基础上，养殖用网衣上下挂接在主缆绳上。
[0018]2.带阻尼防荡板可隨水位涨落升沉的桁架式浮力柱柔性网箱，结构布置形式为4柱I箱，6柱2箱，9柱4箱，均为正方形或长方形，其实它只是给出详细附图的4柱I箱形式的简单组合。
[0019]3.桁架式浮力柱底部张拉上阻尼防荡板，阻尼防荡板在网衣底部，距离网衣底部不小于1.5m，阻尼防荡板用复合材料蒙皮或幕布，阻尼防荡板中间设开孔的聚氨酯发泡体的浮力块，阻尼防荡板张拉在缆绳或浮管上。
[0020]4.相邻桁架式浮力柱中间用缆绳连接多功能转换块，转换块上装设有栏杆，系船墩，进/排水管阀及进/排气管阀，防刮踫滚轴及吊耳。
[0021]本实用新型的优点是吸收了的海洋石油独柱式平台水动力学性能好，抗风浪能力强的优点，整合了本发明人原有的多项专利成果，并融合进了新的设计，使新型网箱更完善，结构更合理，安全性更好，无结构失稳问题，可操作性强，有规避台风的可靠机制，利于低成本地构造大型或超大网箱，同时该网箱适应水域范围大，有国际首创的环保功能，将成为进军深海，造福渔民，保护环境的可靠装备。
【附图说明】
[0022]图1是本实用新型结构原理示意图；
[0023]图2是竖向结构示意图，表述了结构构件竖向布置；
[0024]图3是桁架式浮力柱结构轴测立体图，特别表述了桁架式浮力柱与网箱缆绳及系泊缆关系；
[0025]图4是桁架式浮力柱之桁架空间结构示意图；
[0026]图5是永久浮力舱总成及可变浮力舱结构轴测立体图，表述了舱体的构造；
[0027]图6是永久浮力舱总成及可变浮力舱平面加强环结构示意图，表述了加强环内支撑条的布置；
[0028]图7是永久浮力舱总成及可变浮力舱平面加强环结构轴测立体图，表述了加强环内支撑条的布置；
[0029]图8是多功能转换块结构轴测立体图，特别表述了与缆绳柔性连接方法；
[0030]图9是阻尼防荡板结构布置示意图；
[0031]图10是阻尼防荡板连接轴测立体图，特别表述了浮管与立柱及阻尼防荡板柔性连接方法；
[0032]图11是阻尼防荡板中央浮块轴测立体图；
[0033]图12是可变浮力舱进/排水管阀及进/排气管阀结构布置示意图。
[0034]其中:1桁架总成，101立柱，102中心立柱，103立柱间联系杆，104立柱与中心立柱间联系杆，105斜拉筋，106中心立柱底部进出水孔，2永久浮力舱总成，201平面加强环，202竖向联系粗钢筋，203顶面封板，204中间隔板，205底面封板，206平面加强环支撑条，3可变浮力舱，4防沉底靴式重骨料混凝土压载体，5上主缆绳，6与多功能转换块连接缆绳，601与多功能转换块连接缆绳端头连接环，7多功能转换块总成，701多功能转换块钢箱体，702多功能转换块钢箱体分隔板，703聚氯乙烯或聚氨酯发泡体，704栏杆柱，705栏杆绳，706进/排水管阀，707进/排气管阀，708滾轴座，709滚轴，710系船墩，711吊耳，712吊耳加劲板，713连接短缆，8下主缆绳，9浮管，10系泊缆，11可变浮力舱用进/排水管阀，12可变浮力舱用进/排气管阀，13阻尼防荡板总成，1301阻尼防荡板(复合材料蒙皮或幕布)，1302阻尼防荡板连接锁眼，1303拉结绳，1304阻尼防荡板浮块，1305阻尼防荡板浮块开孔，14浮管拉结缆。
【具体实施方式】
[0035]在陆上完成带阻尼防荡板可随水位涨落升沉的桁架式浮力柱柔性网箱二大部件建造，一是网箱的桁架式浮力柱，二是附件，基础不限定形式，阻尼防荡板总成13的复合材料蒙皮或幕布等为商品化产品，这里不必细述。
[0036]桁架总成I制作是常规的钢结构作业，无特别之处或作业难点，但因是海上工程，更应严格遵守建造程序，材料选择上应选择可焊性好的钢材，在焊接环节上应有完善的焊接程序，焊缝检测程序，焊接人员应持合格的焊工证书，严禁无证或等级不够人员施焊。
[0037]可变浮力舱有严格的密封要求，应有可行的措施保证，主要搞好中间隔板204，及底面封板205的焊接，完工后应作密封试验，方法是注气管阀旁接上压力表，往可变浮力舱注气看压力表有无压降。
[0038]防沉底靴式重骨料混凝土压载体4，可依实际情况采用重骨料钢筋混凝土捣制，重骨料是指质量大于花岗石的铁矿石，废铁块等材料，由于压载体4较重，应预制后在出海前再安装，为此，桁架立柱101在适当位置切割，并二端焊上连接板，出海前甚至上驳船后再用螺栓连接好。
[0039]另一项是图3，图5，所示永久浮力舱，及图8所示的多功能转换块，填充聚氯乙烯或聚氨酯发泡体，其作业也常规化，有专门的机械及原料出售。
[0040]结构的防腐蚀有多种方案可供选择，如不作处理用加大腐蚀余量，涂喷防腐漆，加装牺牲阳极或阴级保护，本实用新型依据用户对海水腐蚀过度担心的实际情况，永久浮力舱总成2及可变浮力舱3，设计成光滑壳体，以便缠绕浸有调配好固化剂的玻璃纤维，把它做成复合蒙皮，彻底解除腐蚀之忧。但采用何种防腐蚀方案，应由业主依使用年限及投入成本来定。
[0041 ] 进入海上安装【具体实施方式】是:
[0042]首先在预定海区先完成基础安装，基础顶系结标志红色浮球至水面。由于是柔性结构，可以重叠起来浮运或驳运到现场，下水后立柱101即直立，将四柱移动到设定点，由潜水员按红色浮球指引，系上系泊缆10，最后挂上网衣，通过可变浮力舱的注/排水装置调平，在这个阶段应以注入淡水为妥，理论上讲用水量很少，因四柱间不会有大的差异。从上看出，这种海洋平台立柱式结构海上安装优势是十分明显的，据报道国外某公司这类型的平台系统，有48小时内安装并投入使用的记载，列入参考专利文献，本人己受权专利”深水系泊柱”专利号:ZL20132 0616701.9对此作了较详细介绍。
【权利要求】
1.带阻尼防荡板可随水位涨落升沉的桁架式浮力柱柔性网箱，其特征是桁架一段用钢板或复合材料蒙皮，封闭成永久浮力舱总成及可变浮力舱，永久浮力舱总成及可变浮力舱全部浸入水中，令产生的浮力> 1.3净浮力，可变浮力舱设有进/排水管阀及进/排气管阀，桁架底部挂插平衡富余浮力的防沉底靴式重骨料混凝土压载体，构成桁架式浮力柱，浮力柱出露水面高度依使用要求不同，为0.5m至1.0m以上，桁架式浮力柱系扎上下二根主缆绳及一根系泊缆，上主缆绳下方还系扎供连接转换块的另一缆绳，下主缆绳下方则系扎供张拉阻尼防荡板总成的另一缆绳或浮管，系泊缆另一头连接在基础上，养殖用网衣上下挂接在主缆绳上。2.根据权利要求1所述的带阻尼防荡板可随水位涨落升沉的桁架式浮力柱柔性网箱，其特征是结构布置形式为4柱I箱，6柱2箱，9柱4箱，均为正方形或长方形，6柱2箱，9柱4箱是4柱I箱形式的简单组合。3.根据权利要求1所述的带阻尼防荡板可随水位涨落升沉的桁架式浮力柱柔性网箱，其特征是桁架式浮力柱底部张拉上阻尼防荡板，阻尼防荡板在网衣底部，距离网衣底部不小于1.5m，阻尼防荡板用复合材料蒙皮或幕布，阻尼防荡板中间设开孔的聚氨酯发泡体的浮力块，阻尼防荡板张拉在缆绳或浮管上。4.根据权利要求1所述的带阻尼防荡板可随水位涨落升沉的桁架式浮力柱柔性网箱，其特征是相邻桁架式浮力柱中间用缆绳连接多功能转换块，转换块上装设有栏杆，系船墩，进/排水管阀及进/排气管阀，防刮碰滚轴及吊耳。
【文档编号】A01K61-00GK204272923SQ201420521060
【发明者】古国维 [申请人]古国维