本发明涉及一种深水网箱单点双锚锚泊系统及其安装方法。
背景技术：
养殖网箱由网箱框架系统、网衣系统、锚泊系统和配套设施系统四大部分组成。其中锚泊系统是网箱在水中的根基，一旦锚泊固定系统在风浪天气中出现问题，将导致网箱整体受力不均而损坏。目前，国内外常见的网箱锚泊形式有三种：一是传统的单个网箱多点式锚泊；二是多个网箱网格式锚泊；三是单个网箱单点式锚泊。传统的多点式锚泊系统形式简单，目前我国沿海浮式深水网箱多用此方式。在多点锚泊中依据海域的不同锚的种类也有三种，一是桩锚，多为木质，价格相对便宜，适合水深较浅且为泥沙底质的海域；二是水泥锚，价格适中，适合沙泥或沙质底质的海域；三是铁锚，价格较贵，适合海底较为复杂的海域。网格式锚泊固定网箱由大抓力锚、锚链、卸扣、浮筒、缆绳和缓冲装置等构成，组成一个网格形状。对锚位和网箱间距以及方向都要求较高，在没有高精度DGPS预定位协助下，对海上现场施工来说是一个很大的挑战，难以准确定位安装。单个网箱单点式锚泊可抵御14级以上台风，而且便于施工安装。但由于该固定系统在风向突变的情况下，容易引起锚松动，从而导致锚翻动，致使锚失去锚抓力，锚在海底移动，网箱也会偏离原来安装位置，使得网箱与养殖区域内其他网箱或固定物碰撞，导致网箱损坏。
现有技术中，单点锚泊系统采用铁锚沉放在海床上且其锚尖钩住海床、再用绳索组连接该铁锚和浮于海面上的深水网箱框架系统的方式对深水网箱进行锚定，其具有以下工作特性：在海况较好即绳索组未张紧的状态下，深水网箱的框架系统随环境合力(包括风、浪、流等作用力)的作用在铁锚和绳索组限制的海域范围内漂流；在较为恶劣的海况(如台风)下，深水网箱的框架系统受环境合力的作用移动，使得绳索组张紧；考虑环境合力存在以任意方向作用于框架系统的可能，框架系统在绳索组张紧状态下可能的所在位置组成一个圆形轨迹，该圆形轨迹以内的区域即深水网箱在单点锚泊系统锚定下所占用的养殖区域。
上述现有的单点锚泊系统存在以下问题：从经济角度出发，需要对深水网箱在单点锚泊系统锚定下所占用的养殖区域进行限制，因此绳索组不能太长，这就使得张紧状态下的绳索组与水平面的夹角比较大，使得绳索组对铁锚的作用力的向上竖向分量相应的也比较大，而铁锚的结构特性决定了其锚尖钩住海床的锚抓力主要体现在水平方向上，较大的向上作用力竖向分量将使得铁锚容易在台风等恶劣海况下被向上拔起而脱离海床，造成作为锚位点的铁锚离开原位置，致使框架系统偏离原养殖区域而可能会与其它养殖区域的深水网箱或者其它海域上的固定物产生碰撞。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题是：提供一种深水网箱单点双锚锚泊系统，以克服现有技术中需要过长的绳索组来确保铁锚能够在恶劣海况下不被拔起而造成深水网箱所占用养殖区域过大的问题。
本发明进一步要解决的技术问题是：提供上述深水网箱单点双锚锚泊系统的安装方法。
解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下：
一种深水网箱单点双锚锚泊系统，设有绳索组和铁锚，所述铁锚沉放在海床上且其锚尖钩住海床，所述绳索组的上端部系在浮于海面上的深水网箱框架系统的系箱点上，其特征在于：所述的深水网箱单点双锚锚泊系统还设有第一锚绳和水泥锚；所述水泥锚沉放在海床上，所述绳索组的下端部系在所述水泥锚上，所述第一锚绳系在所述铁锚与所述水泥锚之间，使得所述第一锚绳在张紧状态下与水平面的夹角小于所述绳索组在张紧状态下与水平面的夹角。
为了在最大限度减小绳索组在张紧状态下与水平面的夹角的同时，能够在本深水网箱单点双锚锚泊系统安装时对系在铁锚与水泥锚之间的第一锚绳进行预紧，作为本发明的优选实施方式：所述的水泥锚预埋设置有两个用于绑系所述第一锚绳的系绳点，该两个系绳点上下布置；所述第一锚绳系紧在所述水泥锚位于下方的系绳点上。
作为本发明的优选实施方式：所述绳索组和所述第一锚绳分别系在所述水泥锚方向相背的两个侧面上。
为了提高深水网箱单点双锚锚泊系统对环境合力对深水网箱带来的冲击荷载的缓冲作用，作为本发明的优选实施方式：所述的绳索组设有锚链和第二锚绳；所述锚链的其中一个端部与所述第二锚绳的其中一个端部相连，所述锚链的另一个端部作为所述绳索组的下端部，所述第二锚绳的另一个端部作为所述绳索组的上端部。
由于锚绳在制作编织时是由多股丝绳按一个方向扭转而成的，为了确保第二锚绳中的单股丝绳不会随风向与潮汐运动而朝其扭转方向反向扭转，以避免组成第二锚绳的丝绳松散而降低了第二锚绳的使用寿命，作为本发明的优选实施方式：所述的绳索组还设有万向环；所述锚链的端部与所述第二锚绳的端部通过所述万向环相连。
为了避免锚链过重而将深水网箱框架系统靠近其系箱点的部分拉入海水中，作为本发明的优选实施方式：所述的深水网箱单点双锚锚泊系统还设有浮筒和浮筒连接绳；所述浮筒浮于海面上，所述浮筒连接绳连接在所述浮筒与所述万向环之间。
一种深水网箱单点双锚锚泊系统的安装方法，其特征在于：所述的安装方法包括：
步骤一、将第一锚绳系在铁锚与水泥锚之间，并将它们一起投放至预定的锚位位置，使得所述铁锚和水泥锚均沉放到海床上，且使得所述铁锚的锚尖钩住海床；
其中，所述水泥锚预埋设置有两个用于绑系所述第一锚绳的系绳点，该两个系绳点上下布置，所述步骤一中，所述第一锚绳系紧在所述水泥锚位于上方的系绳点上；
步骤二、将浮于海面上的深水网箱框架系统拖至预定的海域内，将绳索组的上端部系在所述深水网箱框架系统的系箱点上、下端部系在所述水泥锚上；
步骤三、解开所述第一锚绳与所述水泥锚位于上方的系绳点的绑系，并使所述水泥锚位于下方的系绳点露出在海床之上，再将所述第一锚绳系紧在所述水泥锚位于下方的系绳点上，使得所述第一锚绳处于张紧状态下，且所述第一锚绳在张紧状态下与水平面的夹角小于所述绳索组在张紧状态下与水平面的夹角。
为了提高深水网箱单点双锚锚泊系统对环境合力对深水网箱带来的冲击荷载的缓冲作用，作为本发明的优选实施方式：所述的绳索组设有锚链和第二锚绳；所述锚链的其中一个端部与所述第二锚绳的其中一个端部相连，所述锚链的另一个端部作为所述绳索组的下端部，所述第二锚绳的另一个端部作为所述绳索组的上端部。
由于锚绳在制作编织时是由多股丝绳按一个方向扭转而成的，为了确保第二锚绳中的单股丝绳不会随风向与潮汐运动而朝其扭转方向反向扭转，以避免组成第二锚绳的丝绳松散而降低了第二锚绳的使用寿命，作为本发明的优选实施方式：所述的绳索组还设有万向环；所述锚链的端部与所述第二锚绳的端部通过所述万向环相连。
为了避免锚链过重而将深水网箱框架系统靠近其系箱点的部分拉入海水中，作为本发明的优选实施方式：所述的安装方法还包括：
步骤四、将浮筒浮于海面上，并将浮筒连接绳连接在所述浮筒与所述万向环之间。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
第一，本发明的深水网箱单点双锚锚泊系统设有第一锚绳和水泥锚，它们能够在深水网箱单点双锚锚泊系统的工作过程中起到以下作用：一、在绳索组未张紧时，即便在极限海况下，深水网箱的框架系统因瞬间风浪加大而受到冲击载荷，使得绳索组瞬间张紧，由于水泥锚的重力作用，需要先将水泥锚向上提起才会形成直接作用于铁锚和深水网箱框架系统的冲击力，这样水泥锚就起到了一个受力缓冲的作用，让深水网箱的框架系统和绳索组不至于受到冲击损坏，并能减小铁锚受到的瞬间作用力；二、在绳索组和第一锚绳均张紧时，即便在极限海况下，大吨位的水泥锚{一般重达数吨}被向上拉起的高度与浮于海面上的深水网箱框架系统仍然存在巨大的竖向落差，这就使得第一锚绳在张紧状态下与水平面的夹角β远远小于绳索组在张紧状态下与水平面的夹角α，而由力的分解可知，这会使第一锚绳作用于铁锚上的作用力主要集中在水平分量上、而竖向分量则相对要小很多，结合水泥锚缓冲作用对第一锚绳作用于铁锚上的力的减小，这就使得：在同等海况下，第一锚绳作用于铁锚上向上的力的竖向分量要远小于现有技术中绳索组直接作用于铁锚上向上的力的竖向分量；
因此，本发明能够大幅减小铁锚在工作过程中受到作用力的向上的竖向分量，确保铁锚的锚尖能够牢固可靠的钩住海床而不会发生松动、导致锚翻动等现象，即铁锚不会失去对海床的锚抓力，提高了锚泊系统对深水网箱锚定的稳固性，克服了现有技术中需要过长的绳索组来确保铁锚能够在恶劣海况下不被拔起而造成深水网箱所占用养殖区域过大的问题。
另外，由于第一锚绳在恶劣海况下处于张紧状态，此时如果海况进一步恶化即作用于深水网箱框架系统上的进一步增大，使得水泥锚受力增大而有移动的趋势，水泥锚受到的作用力将立即通过第一锚绳传递给铁锚，而锚尖牢固可靠钩住海床的铁锚所能提供的锚抓力远远大于水泥锚与海床之间的摩擦力，那么，由于铁锚通过第一锚绳对水泥锚的拉力作用，提高了水泥锚移动所需的作用于深水网箱框架系统上的环境合力，提高了锚泊系统对深水网箱的锚定性能。
第二，本发明通过将锚链和第二锚绳连接组成绳索组，能够利用锚链的重量提高深水网箱单点双锚锚泊系统对环境合力对深水网箱带来的冲击荷载的缓冲作用。
第三，本发明通过在绳索组中设置万向环，确保第二锚绳中的单股丝绳不会随风向与潮汐运动而朝其扭转方向反向扭转，以避免组成第二锚绳的丝绳松散而降低了第二锚绳的使用寿命。
第四，本发明通过设置浮筒和浮筒连接绳，能够避免锚链过重而将深水网箱框架系统靠近其系箱点的部分拉入海水中。
第五，本发明对深水网箱单点双锚锚泊系统的安装方法，其通过先后将第一锚绳系紧在水泥锚位于上方的系绳点上和位于下方的系绳点上，从而能够在深水网箱单点双锚锚泊系统安装时对系在铁锚与水泥锚之间的第一锚绳进行预紧，使得锚系统在安装好后即处于能够应对恶劣海况的状态；同时又能最大限度的减小绳索组在张紧状态下与水平面的夹角α，以提高深水网箱单点双锚锚泊系统在工作过程中对深水网箱锚泊的稳定性。
附图说明
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明：
图1为本发明的深水网箱单点双锚锚泊系统的结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，本发明公开的是一种深水网箱单点双锚锚泊系统，能够应用在任意适用于单点锚泊的深水网箱上，其设有绳索组1和铁锚2，铁锚2沉放在海床SF上且其锚尖21钩住海床SF，绳索组1的上端部系在浮于海面SL上的深水网箱框架系统7的系箱点7a上。本发明的发明构思为：
深水网箱单点双锚锚泊系统还设有第一锚绳3和水泥锚4；水泥锚4沉放在海床SF上，绳索组1的下端部系在水泥锚4上，第一锚绳3系在铁锚2与水泥锚4之间，使得第一锚绳3在张紧状态下与水平面的夹角β小于绳索组1在张紧状态下与水平面的夹角α。
基于上述发明构思，本发明的深水网箱单点双锚锚泊系统的工作原理如下：
本发明的深水网箱单点双锚锚泊系统及应用该锚泊系统的深水网箱，它们在工作过程中具有如下特性：在海况较好即绳索组1未张紧的状态下，深水网箱的框架系统7随环境合力(包括风、浪、流等作用力)的作用在水泥锚4和绳索组1限制的海域范围内漂流，即：在此状态下，水泥锚4为深水网箱的锚位点；在较为恶劣的海况(如台风)下，深水网箱的框架系统7受环境合力的作用移动，使得绳索组1张紧，但绳索组1未能拉动水泥锚4，水泥锚4保持沉放在海床SF上不动，在此状态下，水泥锚4仍为深水网箱的锚位点；在更为恶劣的海况(如更高级别的台风)下，绳索组1拉动水泥锚4的作用力进一步增大，水泥锚4被拉动而离开原来的位置(被拉动的方式包括被向上拉起和/或水平方向上的移动，其中，由于水泥锚4重达数吨，即便在极限海况下，水泥锚4能够被向上拉起的高度也很小)，使得第一锚绳3张紧，即：在此状态下，铁锚2为深水网箱的锚位点。
本发明的深水网箱单点双锚锚泊系统设置第一锚绳3和水泥锚4能够在其工作过程中起到以下作用：
一、在绳索组1未张紧时，即便在极限海况下，深水网箱的框架系统7因瞬间风浪加大而受到冲击载荷，使得绳索组1瞬间张紧，由于水泥锚4的重力作用，需要先将水泥锚4向上提起才会形成直接作用于铁锚2和深水网箱框架系统7的冲击力，这样水泥锚4就起到了一个受力缓冲的作用，让深水网箱的框架系统7和绳索组1不至于受到冲击损坏，并能减小铁锚2受到的瞬间作用力；
二、在绳索组1和第一锚绳3均张紧时，即便在极限海况下，大吨位的水泥锚4(一般重达数吨)被向上拉起的高度与浮于海面SL上的深水网箱框架系统7仍然存在巨大的竖向落差，这就使得第一锚绳3在张紧状态下与水平面的夹角β远远小于绳索组1在张紧状态下与水平面的夹角α，而由力的分解可知，这会使第一锚绳3作用于铁锚2上的作用力主要集中在水平分量上、而竖向分量则相对要小很多，结合水泥锚4缓冲作用对第一锚绳3作用于铁锚2上的力的减小，这就使得：在同等海况下，第一锚绳3作用于铁锚2上向上的力的竖向分量要远小于现有技术中绳索组1直接作用于铁锚2上向上的力的竖向分量；
因此，本发明能够大幅减小铁锚2在工作过程中受到作用力的向上的竖向分量，确保铁锚2的锚尖21能够牢固可靠的钩住海床SF而不会发生松动、导致锚翻动等现象，即铁锚2不会失去对海床SF的锚抓力，提高了锚泊系统对深水网箱锚定的稳固性，克服了现有技术中需要过长的绳索组来确保铁锚能够在恶劣海况下不被拔起而造成深水网箱所占用养殖区域过大的问题。
另外，由于第一锚绳3在恶劣海况下处于张紧状态，此时如果海况进一步恶化即作用于深水网箱框架系统7上的进一步增大，使得水泥锚4受力增大而有移动的趋势，水泥锚4受到的作用力将立即通过第一锚绳3传递给铁锚2，而锚尖21牢固可靠钩住海床SF的铁锚2所能提供的锚抓力远远大于水泥锚4与海床SF之间的摩擦力，那么，由于铁锚2通过第一锚绳3对水泥锚4的拉力作用，提高了水泥锚4移动所需的作用于深水网箱框架系统7上的环境合力，提高了锚泊系统对深水网箱的锚定性能。
在上述发明构思的基础上，本发明采用以下优选的结构：
为了在最大限度减小绳索组1在张紧状态下与水平面的夹角α的同时，能够在本深水网箱单点双锚锚泊系统安装时对系在铁锚2与水泥锚4之间的第一锚绳3进行预紧，上述水泥锚4预埋设置有两个用于绑系第一锚绳3的系绳点41，该两个系绳点41上下布置；第一锚绳3系紧在水泥锚4位于下方的系绳点41上。
其中，上述铁锚2优选采用AC-14型号大抓力铁锚，水泥锚4优选为用水泥砂石浇灌而成的方台形块状物，绳索组1和第一锚绳3分别系在水泥锚4方向相背的两个侧面上。
为了提高深水网箱单点双锚锚泊系统对环境合力对深水网箱带来的冲击荷载的缓冲作用，上述绳索组1设有锚链11和第二锚绳12；锚链11的其中一个端部与第二锚绳12的其中一个端部相连，锚链11的另一个端部作为绳索组1的下端部，第二锚绳12的另一个端部作为绳索组1的上端部。
由于锚绳在制作编织时是由多股丝绳按一个方向扭转而成的，为了确保第二锚绳12中的单股丝绳不会随风向与潮汐运动而朝其扭转方向反向扭转，以避免组成第二锚绳12的丝绳松散而降低了第二锚绳12的使用寿命，作为本发明的优选实施方式：绳索组1还设有万向环13；锚链11的端部与第二锚绳12的端部通过万向环13相连。
为了避免锚链11过重而将深水网箱框架系统7靠近其系箱点7a的部分拉入海水中，上述深水网箱单点双锚锚泊系统还设有浮筒5和浮筒连接绳6；浮筒5浮于海面SL上，浮筒连接绳6连接在浮筒5与万向环13之间。
本发明还公开了一种深水网箱单点双锚锚泊系统的安装方法，其安装方法包括：
步骤一、将第一锚绳3系在铁锚2与水泥锚4之间，并将它们一起投放至预定的锚位位置，使得铁锚2和水泥锚4均沉放到海床SF上，且使得铁锚2的锚尖21钩住海床SF；
其中，水泥锚4预埋设置有两个用于绑系第一锚绳3的系绳点41，该两个系绳点41上下布置，步骤一中，第一锚绳3系紧在水泥锚4位于上方的系绳点41上，以确保水泥锚4被从海面SL上投下沉放到海床SF时，系紧在位于上方的系绳点41上的第一锚绳3绳结能够露出在海床SF之上，以便于下述步骤三的进行；
步骤二、将浮于海面SL上的深水网箱框架系统7拖至预定的海域内，将绳索组1的上端部系在深水网箱框架系统7的系箱点7a上、下端部系在水泥锚4上；
步骤三、解开第一锚绳3与水泥锚4位于上方的系绳点41的绑系，并通过挖掘等方式使水泥锚4位于下方的系绳点41露出在海床SF之上，再将第一锚绳3系紧在水泥锚4位于下方的系绳点41上，以最大限度减小绳索组1在张紧状态下与水平面的夹角α，使得第一锚绳3处于张紧状态下，且第一锚绳3在张紧状态下与水平面的夹角β小于绳索组1在张紧状态下与水平面的夹角α。
本发明的深水网箱单点双锚锚泊系统的安装方法，适合选择在顺风流合压差方向的环境下进行安装作业，即平潮时选择顺风方向进行固定系统安装作业、风力影响不大时在顺流向安装作业；在上述步骤完成后，可依网箱在水面的状态，通过绳索组1的松紧进行调节，并依养殖生产需要适时挂网。
另外，对应于上述深水网箱单点双锚锚泊系统，本发明的深水网箱单点双锚锚泊系统的安装方法，可采用以下优选实施方式：
为了提高深水网箱单点双锚锚泊系统对环境合力对深水网箱带来的冲击荷载的缓冲作用，上述绳索组1设有锚链11和第二锚绳12；锚链11的其中一个端部与第二锚绳12的其中一个端部相连，锚链11的另一个端部作为绳索组1的下端部，第二锚绳12的另一个端部作为绳索组1的上端部。
由于锚绳在制作编织时是由多股丝绳按一个方向扭转而成的，为了确保第二锚绳12中的单股丝绳不会随风向与潮汐运动而朝其扭转方向反向扭转，以避免组成第二锚绳12的丝绳松散而降低了第二锚绳12的使用寿命，作为本发明的优选实施方式：绳索组1还设有万向环13；锚链11的端部与第二锚绳12的端部通过万向环13相连。
为了避免锚链11过重而将深水网箱框架系统7靠近其系箱点7a的部分拉入海水中，本发明的深水网箱单点双锚锚泊系统的安装方法还包括：
步骤四、将浮筒5浮于海面SL上，并将浮筒连接绳6连接在浮筒5与万向环13之间。
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中。