可在水上实地组装的外海海域和礁盘内抗风浪养殖网箱系统的制作方法
【专利摘要】可在水上实地组装的外海海域和礁盘内抗风浪养殖网箱系统，包括以下部件：多个用于构成横向双排管与纵向双排管的HDPE管；多个角连接件，包括上下两层各有两个平行的管套的板状体；多个管连接件，由加强筋连接的两段半圆弧板组成；内部为空腔的多个浮体，其上半部安装在双排管之间，一端顶部设有充排气口，另一端底部设有进排水口，外侧面设有多道扎绳槽；多个锚泊系统，包括锚锭、锚链、缆绳、缓冲浮球、浮子绳、系框绳、浮绳框；多个浮筒、网袋、沉石、固定铆钉与螺栓。本发明不仅实现了网箱的升降，而且结构简单，装配方便，操作方便，成本较低，适合用于我国南方台风经过海域以及远离大陆的外海岛屿附近、礁盘海域的网箱养殖。
【专利说明】可在水上实地组装的外海海域和礁盘内抗风浪养殖网箱系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种由多个网箱单元组成的可在水上实地组装的外海海域和礁盘内抗风浪可升降式养殖网箱系统，属于水产养殖器械【技术领域】。
【背景技术】
[0002]随着我国近海自然渔业资源的严重衰退以及国家对海洋经济发展和食品的需求，发展深水抗风浪网箱是我国海水养殖业可持续发展的一条必由之路。我国从“九五”开始大力发展抗风浪网箱，目前在使用的抗风浪网箱主要有浮式HDPE圆形网箱，浮式HDPE方形网箱、升降式HDPE圆形网箱、金属网箱和浮绳式网箱等多种形式。目前我国使用的升降式HDPE圆形网箱采用在浮管上安装进排气阀门和进排水阀门，通过浮管内进(排)气和排(进)水，实现网箱上浮或下沉，但由于制作工艺相对复杂，成本较高，推广应用的数量很少。现在使用的HDPE抗风浪网箱主要浮式HDPE圆形网箱，另外还有一些浮式HDPE方形网箱，这些网箱一般是通过热熔焊机焊接而成，其浮力由封闭的HDPE管提供。但在我国东海、南方一些海域每年均经过多个台风，在台风经过海域如果采用浮式抗风浪网箱，往往会造成网箱系统破坏，养殖对象逃逸或死亡，给养殖单位带来重大经济损失。
[0003]党的“十八大”首次提出了建立“海洋强国”的战略思想。海洋渔业是发展海洋经济的核心产业之一，特别是在一些远离大陆适宜与水产养殖外海岛屿附近海域、礁盘内开展网箱养殖，既能为我国社会提供高品质的水产品，又能维护我国海洋权益。为这些区域提供抗风浪网箱等养殖设施是发展海水网箱养殖的必要条件，但由于在这些区域缺乏电力或者陆地平台，无法通过焊接形式组装抗风浪网箱，且要求网箱具有在台风来临时能够下沉，台风过后实现上浮的功能，要求网箱制作工艺简单、成本不高、网箱维护和升降操作简便。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是设计一种由多个网箱单元组成的可在水上实地组装的外海海域和礁盘内抗风浪可升降式养殖网箱系统，为远离大陆的外海岛屿附近、礁盘海域及我国沿海大风浪海域提供一种制作方便、抗风浪能力强的海水养殖网箱装置，以克服现有技术的不足。
[0005]本发明采用HDPE管材作为网箱浮架，采用双排管形式的横向双排管和纵向双排管，分别穿过角部连接件上的空洞，通过塑料铆钉固定。横向双排管和纵向双排管长度根据海区的水文情况计算确定。根据养殖对象的习性，由四个角连接件将相邻两组的横向双排管和纵向双排管分割成一定规格的网箱单元框架，四边按照设计要求布设一定的浮体和管连接件。每个单元均布设底部吊挂沉子的网袋，构成单个的养殖网箱。框架每边按照一定的规律布设一定数量的浮体，浮体上设计有充(排)气阀门和进(排)水阀门，通过对浮体排气进水，实现网箱下沉，充气排水实现网箱上浮。为保证网箱浮架的刚性，在每边框架的两根管材之间用管连接件固定。网箱浮架通过系框绳、浮绳框、缓冲浮球、浮子绳、缆绳和锚锭固定于海域。在浮架四角装有角浮球，以缓冲缆绳拉力对框架四角的作用。
[0006]本发明的可在水上实地组装的外海海域和礁盘内抗风浪养殖网箱系统,其特征在于包括以下部件:
[0007]多个HDPE管，所述的HDPE管两根一组而构成多对横向双排管与纵向双排管；
[0008]采用注塑工艺制作的多个角连接件，所述角连接件包括上下两层各有两个平行的管套的板状体，且上下两组管套的轴向相互垂直，且在所述各个管套的两端设有固定铆钉孔；在板状体上设有角浮球固定孔；
[0009]采用注塑工艺制作的多个管连接件的结构如下:所述管连接件由两段半圆弧板和用于连接两段半圆弧板的加强筋组成，且管连接件上设有固定孔；
[0010]内部为空腔的多个浮体，该浮体上半部安装在横向双排管或纵向双排管的双排管之间，且浮体上表面为矩形的浮体平面，且浮体平面沿长边方向设有两条管槽，管槽的弧度与所述HDPE管的外径相匹配；浮体下半部为半圆柱型；浮体一端顶部设有带充、排气阀门的充、排气口，另一端底部设有进、排水口，且进、排水口连接有软管，该软管的另一端设有进、排水阀门；述浮体的外侧面还设有多道扎绳槽；
[0011]采用注塑工艺制作的多个浮筒，包括设有顶座的空心柱体，顶座四角设有固定孔；
[0012]多个锚泊系统，每个锚泊系统包括依次连接的锚锭、锚链、缆绳、连接有缓冲浮球的浮子绳、系框绳和用于连接相邻两个缆绳的浮绳框；
[0013]多个网衣系统，包括网袋及其沉石；以及多个固定铆钉与螺栓。
[0014] 上述的养殖网箱系统的组装方法，其特征在于包括设计横向双排管和纵向双排管的长度的步骤和网箱系统组装步骤:
[0015]上述横向双排管(垂直于波浪方向布设)和纵向双排管2 (平行于波浪方向布设)的长度是根据海区的水文条件和单个网箱单元尺寸计算确定的:
[0016]其中，纵向双排管长度的确定根据海域中大波高的波长确定，假设波浪周期T秒，根据深水波理论波长λ = (gT2)/(2Ji)，其中g为重力加速度，为保证网箱框架在大风浪条件下的安全性，纵向双排管2长度不超过波长的1/2倍；
[0017]横向双排管长度根据养殖对象需求的单个网箱单元边长确定，横向布设的网箱单元数量为2-4个,每个单元边长4-10m,因此横向双排管长度在8-40m之间；
[0018]上述网箱系统组装步骤如下:
[0019]首先，将上述步骤确定的一个横向双排管穿过若干个角连接件的上层管套中，调整相邻两个角连接件的间距至所需位置，
[0020]将上述各个角连接件的下层管套中穿入纵向双排管；
[0021]将多个角连接件下层管套分别套置在上述纵向双排管上，且每个纵向双排管上的角连接件数量相同，调整角连接件的位置和间距使每排角连接件位于同一直线；
[0022]将上述每排角连接件的上层管套中穿入横向双排管，并用铆钉通过固定铆钉孔将角连接件固定在横向双排管和纵向双排管(管上对应位置上也可预先设置用于固定的孔)；
[0023]将上述各个双排管放入浮体上半部的两个管槽中，用绳索通过扎绳槽将浮体绑扎在双排管下方，浮体平面作为踏板，便于人员在网箱上行走和操作；
[0024]将一对对管连接件分别扣在双排管的上方和下方，用螺栓通过固定孔将每一对管连接件紧固在双排管上，起到加强浮架作用，且作为踏板使用，从而构成网箱浮架；
[0025]在网箱浮架四角将角部浮筒用螺栓通过其顶座上的固定孔和角连接件上的固定孔而固定在角连接件上，起到减缓系框绳对浮架角部的冲击作用，通过以上作业完成网箱组的浮架系统的制作；
[0026]在选定的网箱设置海域，预先布设锚泊系统，然后将网箱浮架通过系框绳固定到锚泊系统的浮绳框上；将单个网袋和沉石构成的网衣系统分别挂到每个网箱单元上即完成了水上实地组装的外海海域和礁盘内抗风浪养殖网箱系统的组装。
[0027]上述方法组装的养殖网箱系统的升降方法，其特征在于包括以下步骤:
[0028]打开充、排气阀门和进、排水阀门，通过充气使浮体中充满空气，然后关闭充、排气阀门和进、排水阀门关闭，使网箱浮架漂浮于水面，且软管一端的进、排水阀门放在水面上；当网箱需要下沉时，打开充、排阀门和进、排水阀门，将进、排水阀门扔入水中，这样浮体中进水排气，网箱在沉力的作用下，实现下沉；当网箱需要上浮时，充、排气阀门通过充气管与气泵连接，向浮体中注入气体，浮体中的水由进、排水阀门排除，网箱在浮体的浮力作用下，实现上浮，上浮完毕后关闭两个阀门，即能保证网箱漂浮于水面。
[0029]本发明不仅实现了 HDPE方形网箱的升降，而且结构简单，装配方便，操作方便，成本较低，适合用于我国南方台风经过海域以及远离大陆的外海岛屿附近、礁盘海域的网箱养殖。且该网箱浮架上的浮体也可直接用不具有充、排气，进、排水功能的普通泡沫浮子、浮筒代替，直接作为浮式网箱使用。因其应用范围广泛，因此具有较大的市场潜力。本发明可应用于南海海域，作为一种抗风浪的养殖装置，还具有宣示主权、维护领土完整的重要意义。
【专利附图】
【附图说明】
[0030]图1为本发明的网箱单元框架结构示意图
[0031] 图2为本发明8个网箱单元组合的浮架平面示意图。
[0032]图3为本发明的角连接件结构图(左为立体图，右为剖视图)。
[0033]图4为本发明的管连接件结构示意图(左为立体图，右为剖视图)。
[0034]图5为本发明的浮体结构示意图。
[0035]图6为本发明的角浮结构示意图。
[0036]图7为本发明锚泊系统侧面投影示意图。
[0037]其中，横向双排管1、纵向双排管2、角连接件3、管连接件4、浮体5、角浮球6 ;套管
7、固定铆钉孔8、角浮球固定孔9 ;半圆弧板10,加强筋11、固定孔12 ;浮体平面13、管槽14、扎绳槽15、充、排气口 16、进、排水口 18 ;充、排气阀门17、软管19、进、排水阀门20 ;空心柱体21、顶座22、角浮球固定孔23 ;锚锭24、锚链25、缆绳26、缓冲浮球27、浮子绳28、系框绳29、浮绳框30 ;网袋31、沉石32。
【具体实施方式】
[0038]本发明的技术方案，包括由横向双排管1、纵向双排管2、角连接件3、管连接件4、浮体5、角浮球6构成网箱的浮架系统；由网袋31和沉石32构成的网袋系统；由系框绳29、浮绳框30、缓冲浮球27、浮子绳28、缆绳26和锚锭24构成的锚泊系统；由角连接件3、管连接件4、浮体5、网袋31和沉石32构成的单个网箱；由包含充(排)气阀门17和进(排)水阀门20的浮体5构成的网箱升降控制系统。
[0039]所述的纵向双排管2和横向双排管1，两个管子的中心距一般为450-500mm,相邻的两排向双排管和横向双排管由角连接件3分割，所述角连接件3为整体注塑件，分为上下两层，上下两层均有两个平行的圆形空洞，其直径稍大于横向双排管和纵向双排管的直径，两平行空洞中心距与双排管中心距相同，网箱浮架的横向双排管和纵向双排管的分别穿过角连接件的上层和下层的空洞，用铆钉固定于角连接件上，组成整体框架。
[0040]所述的管连接件4上有两个与横向双排管和纵向双排管中心距相同、外径比单个管子稍大的半圆板10，两个半圆板10通过连接加强筋11相连，管连接件4宽度300mm-500mm,也是一次注塑而成。其管连接件4 一组使用两个，分别扣在双排管上下方，用螺栓将上下两个管连接件与双排管固定在一起，起到加固框架和踏板的作用。
[0041]上述可在水上实地组装的外海海域和礁盘内抗风浪养殖网箱系统中的养殖网箱，组装完成后的结构如下:该养殖网箱包括多个纵横连接而构成网箱浮架的网箱单元框架，
[0042]所述网箱单元框架是由两排平行的横向双排管I与两排平行的纵向双排管2，分别穿过四个角连接件8，并用铆钉固定而成，且在框架四边的横向双排管I与纵向双排管2上用绳索绑扎有若干浮体5，各边的横向双排管I与纵向双排管2的双排管之间还装有管连接件4。
[0043]所述浮体整体呈半圆柱形,直径500-600mm,长度600-1000mm,内部空心,一次注塑而成。其顶部设计为一浮体平面，其宽度稍小于双排管内边距离，作为操作踏板使用。在浮体平面13两侧沿着浮体轴向各有一个管槽14，管槽14直径稍大于横向双排管和纵向双排管的直径。垂直浮体轴向有2-3个扎绳槽，槽宽50mm，槽深10_20mm。浮体5用绳索绑扎在双排管下方，浮体平面作为操作人员踏板。在其两端，一端顶部靠近浮体平面13设计有一个充、排气口 16和充、排气口阀门17，另一端底部设计有一个进、排水口 18，连接软管19和进排水阀门20。通过向浮体5内充气排水和排水充气实现网箱上浮和下沉。
[0044]将各个锚泊系统的锚锭24固定于海底，其顶部连接锚链25的一端；锚链25另外一端系结缆绳26 ;缆绳26的上端与浮绳框30相连，在缆绳26与浮绳框30的连接处绑扎浮子绳28，浮子绳另一端系结缓冲浮子27。所述缆绳26长度一般为水深的2.5-3倍。
[0045]实施例
[0046]如图1，本发明实地组装的外海海域和礁盘内抗风浪养殖网箱系统的网箱单元框架，由两排平行的横向双排管I与两排平行的纵向双排管2，分别穿过四个角连接件8上上下两层两个平行空洞7，用铆钉通过铆钉固定孔9固定成一定规格的网箱单元框架，在框架的四边根据设计用绳索绑扎一定数量的浮体4，为加强各边框架的强度，各边还装有管连接件5。
[0047]如图2，为一组8个网箱浮架的平面示意图。上述横向双排管I和纵向双排管2的长度根据海区的水文条件和单个网箱单元尺寸计算确定，各根单管是连续的。首先将横向双排管I和纵向双排管2分别穿过角部连接件3的上下两层两个平行的空洞7中，根据单个网箱尺寸将管连接件4调整到合适位置，用铆钉通过固定铆钉孔8将角连接件3固定在横向双排管I和纵向双排管2 (管上对应位置上也有用于固定的孔)；根据设计要求的位置将浮体5用绳索通过扎绳槽14绑扎于横向双排管I和纵向双排管2的双排管下方；根据设计要求的位置将管连接件4 ( 一组两个)分别扣在双排管上方和下方，用螺栓通过固定孔11固定于双排管I和2上；在浮架四角将角部浮球6用螺栓通过其底座20上的角浮球固定孔21和角部连接件3上的角浮球固定孔9上。通过以上作业完成网箱组的浮架系统的制作。
[0048]如图3注塑角连接件3包括上下两层各有两个平行空洞7、固定铆钉孔8、角浮球固定孔9。
[0049]上述角连接件3上下两层各有两个平行空洞7分别穿过横向双排管I和纵向双排管2，依据设计要求将角连接件3调整到浮架合适位置处，通过固定铆钉孔用铆钉固定于横向双排管I和纵向双排管2上，将网箱浮架分割成多个网箱单元。在浮架四角通过角浮球固定孔9用螺栓将角浮球6固定于角连接件3上。
[0050]如图4，注塑管连接件4包括半圆弧板10、连接加强筋11和固定孔12。
[0051]上述连接件4 一组两个分别从双排管I或2上下方由半圆弧板10扣到双排管I或2上，用螺栓通过固定孔12固定，起到加强浮架作用，且作为踏板使用。
[0052]如图5，控制网箱升降系统包括注塑浮体5 (包含浮体平面13、管槽14、扎绳槽15、充、排气口 16和进、排水口 18)，以及充、排气阀门17、软管19和进、排水阀门20。
[0053]上述浮体5与双排管I或2固定时，将浮体5置于双排管I或2下面，双排管I或2放入两个管槽13中，用绳索通过扎绳槽14将浮体5和双排管I或2绑扎在一起，浮体平面作为踏板，便于人员在网箱上行走和操作。在浮体5 —端顶部靠近浮体平面13处，设计有一个充、排口 16，其上装有一个充、排阀门17 ;另一端底部设计有一个进、排水口 18与装有进、排水阀门20的软管19 一端连接；网箱漂浮于水面时，浮体5中为空气，充、排阀门17和进、排水阀门20关闭，软管19长度大于浮体5直径，软管19 一端的进、排水阀门放在水面上固定于双排管I或2上。当网箱需要下沉时，打开充、排阀门17和进、排水阀门20，将进、排水阀门20扔入水中，这样浮体中进水排气，网箱在沉力的作用下，实现下沉；当网箱需要上浮时，充、排阀门17通过充气管与气泵连接，向浮体中注入一定压力的气体，浮体中的水由进、排水阀门20排除，网箱在浮体5的浮力作用下，实现上浮，上浮完毕后关闭两个阀门，即能保证网箱漂浮于水面。
[0054]如图6，注塑角浮球6包括空心柱体20、底座21、角浮球固定孔22。
[0055]上述角浮球6为带有底座21的空心主体20，底座上有四个角浮球固定孔22，一次注塑而成，通过螺栓与角连接件3固定在一起，起到减缓系框绳29对浮架角部的冲击作用。
[0056]如图7，锚泊系统包括锚锭24、锚链25、缆绳26、缓冲浮球27、浮子绳28、系框绳29、浮绳框30 ;网衣系统包括网袋31、沉石32。
[0057] 上述锚泊系统由锚锭24固定于海底，其顶部连接锚链25的一端；锚链25另外一端系结缆绳26 ;缆绳26的上端与浮绳框30相连，缆绳长度一般为水深的2.5-3倍，浮绳框30尺寸根据网箱的边长确定；在二者的连接处绑扎浮子绳28，浮子绳另一端系结缓冲浮子27，浮子绳28长度根据网箱需要沉降的水深确定。本发明在选定的网箱设置海域，预先布设锚泊系统，然后将网箱浮架通过系框绳固定到浮绳框29上；将单个网袋31和沉石32构成的网衣系统分别挂到每个网箱单元上即完成了实地组装的外海海域和礁盘内抗风浪养殖网箱系统的构建。
【权利要求】
1.可在水上实地组装的外海海域和礁盘内抗风浪养殖网箱系统，其特征在于包括以下部件: 多个HDPE管，所述的HDPE管两根一组而构成多对横向双排管(I)与纵向双排管(2);采用注塑工艺制作的多个角连接件(3)，所述角连接件(3)包括上下两层各有两个平行的管套(7)的板状体，且上下两组管套(7)的轴向相互垂直，且在所述各个管套(7)的两端设有固定铆钉孔⑶；在板状体上设有角浮球固定孔(9)； 采用注塑工艺制作的多个管连接件(4)的结构如下:所述管连接件(4)由两段半圆弧板(10)和用于连接两段半圆弧板(10)的加强筋(11)组成，且管连接件(4)上设有固定孔(12)； 内部为空腔的多个浮体(5)，该浮体(5)上半部安装在横向双排管(I)或纵向双排管(2)的双排管之间，且浮体(5)上表面为矩形的浮体平面(13)，且浮体平面(13)沿长边方向设有两条管槽(14)，管槽(14)的弧度与所述HDPE管的外径相匹配；浮体(5)下半部为半圆柱型；浮体(5) —端顶部设有带充、排气阀门(17)的充、排气口(16)，另一端底部设有进、排水口(18)，且进、排水口(18)连接有软管(19)，该软管(19)的另一端设有进、排水阀门(20);述浮体(5)的外侧面还设有多道扎绳槽(15)； 采用注塑工艺制作的多个浮筒出)，包括设有顶座(22)的空心柱体(21)，顶座(22)四角设有固定孔(23)； 多个锚泊系统，每个锚泊系统包括依次连接的锚锭(24)、锚链(25)、缆绳(26)、连接有缓冲浮球(27)的浮子绳(28)、系框绳(29)和用于连接相邻两个缆绳(26)的浮绳框(30)；多个网衣系统，包括网袋(31)及其沉石(32);以及多个固定铆钉与螺栓。
2.权利要求1所述的养殖网箱系统的组装方法，其特征在于包括设计横向双排管(I和纵向双排管(2)的长度的步骤和网箱系统组装步骤: 上述横向双排管(I)(垂直于波浪方向布设)和纵向双排管(2)(平行于波浪方向布设)的长度是根据海区的水文条件和单个网箱单元尺寸计算确定的: 其中，纵向双排管(2)长度的确定根据海域中大波高的波长确定，假设波浪周期T秒，根据深水波理论波长λ = (gT2)/(2Ji)，其中g为重力加速度，为保证网箱框架在大风浪条件下的安全性，纵向双排管2长度不超过波长的1/2倍； 横向双排管⑴长度在8-40m之间； 上述网箱系统组装步骤如下: 首先，将上述步骤确定的一个横向双排管(I)穿过若干个角连接件(3)的上层管套(7)中，调整相邻两个角连接件(3)的间距至所需位置， 将上述各个角连接件(3)的下层管套(7)中穿入纵向双排管(2); 将多个角连接件(3)下层管套(7)分别套置在上述纵向双排管(2)上，且每个纵向双排管⑵上的角连接件⑶数量相同，调整角连接件⑶的位置和间距使每排角连接件(3)位于同一直线； 将上述每排角连接件(3)的上层管套(7)中穿入横向双排管(I)，并用铆钉通过固定铆钉孔(9)将角连接件(3)固定在横向双排管⑴和纵向双排管⑵； 将上述各个双排管放入浮体(5)上半部的两个管槽(14)中，用绳索通过扎绳槽(15)将浮体(5)绑扎在双排管下方；将一对对管连接(4)件分别扣在双排管的上方和下方，用螺栓通过固定孔(11)将每一对管连接件(4)紧固在双排管上，从而构成网箱浮架； 在网箱浮架四角将角部浮筒(6)用螺栓通过其顶座(20)上的固定孔(21)和角连接件(3)上的固定孔(9)而固定在角连接件(3)上，通过以上作业完成网箱组的浮架系统的制作； 在选定的网箱设置海域，预先布设锚泊系统，然后将网箱浮架通过系框绳固定到锚泊系统的浮绳框(29)上；将单个网袋(31)和沉石(32)构成的网衣系统分别挂到每个网箱单元上即完成了水上实地组装的外海海域和礁盘内抗风浪养殖网箱系统的组装。
3.权利要求2的方法组装的养殖网箱系统的升降方法，其特征在于包括以下步骤:打开充、排气阀门(17)和进、排水阀门(20)，通过充气使浮体(5)中充满空气，然后关闭充、排气阀门(17)和进、排水阀门(20)关闭，使网箱浮架漂浮于水面，且软管(19) 一端的进、排水阀门(20)放在水面上；当网箱需要下沉时，打开充、排气阀门(17)和进、排水阀门(20)，将进、排水阀门(20)扔入水中，这样浮体中进水排气，网箱在沉力的作用下，实现下沉；当网箱需要上浮时，充、排气阀门(17)通过充气管与气泵连接，向浮体中注入气体，浮体中的水由进、排)水阀门(20)排除，网箱在浮体(5)的浮力作用下，实现上浮，上浮完毕后关闭两个阀门，即能 保证网箱漂浮于水面。
【文档编号】A01K61/00GK104067960SQ201410202792
【公开日】2014年10月1日 申请日期:2014年5月14日 优先权日:2014年5月14日
【发明者】孟祥君, 黄六一, 石建高, 陈风岗, 孙满昌, 王欣欣, 王磊, 刘永利, 赵芬芳, 许庆昌, 高慧良 申请人:三沙蓝海海洋工程有限公司, 中国海洋大学, 中国水产科学研究院东海水产研究所