CN110089471B - 一种张力式模块组合深水养殖网箱 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种张力式模块组合深水养殖网箱，包括用于围合养殖空间的张力式网箱机构、为张力式网箱机构提供上升浮力的浮力机构以及为张力式网箱机构提供竖向以及侧向拉力的系泊机构；张力式网箱机构包括网衣和支撑网衣的张力缆组件；浮力机构包括连接在张力缆组件上的水面主浮筒和水中主浮筒；系泊机构包括用于将张力式网箱机构拉入海床的吸力锚和锚链，锚链穿过水面主浮筒和水中主浮筒上，并通过牵引水面主浮筒或水中主浮筒使张力缆组件达到张紧状态，本发明采用全张力式结构，可根据需要调整张力缆长度，快速建立超大型渔场；采用高分子材料制成的尼龙缆或聚酯缆张紧连接，具有耐腐蚀、顺应风浪特点，不易发生结构损坏且便于安装。

Description

一种张力式模块组合深水养殖网箱

技术领域

本发明实施例涉及养殖网箱技术领域，具体涉及一种张力式模块组合深水养殖网箱。

背景技术

近海以及浅海区域的水温高，并且污染逐年加剧，已经不适合养殖适应低温环境生长的高附加值鱼种。全球著名主要海洋鱼类养殖生产商已经将渔场投放到深海中。由于深海开阔水域风浪流较大，深海大型渔场结构设计成为主要难点之一。

针对此种情形，发明者设计出主体结构为钢制格构式框架养殖网箱，有效的解决了深海养殖的难题：例如专利申请号为201811087323.3，专利名称为一种张力式模块组合深水养殖网箱抗风浪深水养殖网箱的发明专利，其通过上下分布的第二固定框和第一固定框以及两者之间竖向分布的立柱形成养殖网框的整体框架，并利用锚链和固定锚将养殖网箱固定在深水区域。具有一定的抗击风浪的作用，但是其依然存在整体刚性差、体积大且重的缺陷，制造现场到安装地点运输及后续安装都带来极大不便。此外钢结构腐蚀也是大型渔场面临的问题之一。这对进一步大型化网箱设计和建造都提出了极高的要求。

针对以上问题，现有的一些专利也提出了一些解决措施，如“一种张力式模块组合深水养殖网箱拼接升降式海域养殖网箱”(CN201720963656、CN201710656245)，尝试从拼接、标准模块化、可升降等多方面进行优化。但由于结构设计方式所限，虽采用模块化生产，采用小构件拼接，主体结构仍为钢架格构式，过多拼接给现场安装带来极大困难，全钢结构设计依然避免不了整体结构笨重、连接部位腐蚀问题严重等特点。

此外，也有不少设计人员从可升降、抗台风出发设计新型养殖网箱，如“一种张力式模块组合深水养殖网箱升降式养殖网箱”(CN105028270B、CN105028270A、CN105010189B、CN105010189A)，但其基本结构形式仍为格构式钢架结构，结构笨重、刚性差、运输不便、腐蚀等都大大限制了其往大型化发展。

发明内容

为此，本发明实施例提供一种张力式模块组合深水养殖网箱，以解决现有技术中深海养殖网箱结构笨重、刚性差、运输不便、腐蚀、不能大型化发展等问题。

为了实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：

一种张力式模块组合深水养殖网箱，包括

张力式网箱机构，包括网衣以及用于撑开所述网衣使其围成封闭结构的长度可调的张力缆组件，所述张力缆组件包括上下分布的分别位于不同水平高度的水面水平张力缆和水中水平张力缆，所述水面水平张力缆和水中水平张力缆之间通过若干上部竖向张力缆连接；

浮力机构，为所述张力式网箱机构提供上升浮力，包括由所述水面水平张力缆串联的若干水面主浮筒以及由水中水平张力缆串联的若干水中主浮筒，所述上部竖向张力缆连接在上下一一对应的水面主浮筒和水中主浮筒上；

系泊机构，用于将整个所述深水养殖网箱固定在海床上，包括为所述张力式网箱机构提供下沉力的吸力锚以及为张力式网箱机构提供侧方牵引力的若干锚链；所述吸力锚的上方通过张力筋腱连接有载荷传递盘，所述载荷传递盘与若干水中主浮筒之间通过下部竖向张力缆连接；所述锚链分别串联在上下对应位置的水面主浮筒和水中主浮筒上，所述锚链通过牵引水面主浮筒或水中主浮筒使所述张力筋腱和张力缆组件达到张紧状态。

本发明实施例的特征还在于，所述锚链通过牵引水中主浮筒使张力筋腱和张力缆组件达到张紧状态的连接方式是：所述锚链的一端固定在水面主浮筒上，另一端从上至下穿过所述水中主浮筒抛锚至海床。

本发明实施例的特征还在于，所述锚链通过牵引水面主浮筒使张力筋腱和张力缆组件达到张紧状态的连接方式是：所述锚链的一端固定在水中主浮筒上，另一端从下至上穿过所述水面主浮筒抛锚至海床。

本发明实施例的特征还在于，所述水面主浮筒和水中主浮筒上均设置有收紧锚链的绞车，且所述水面主浮筒和水中主浮筒的上下对应位置均设置有两个可供所述锚链穿过的设有紧固装置的导缆器。

本发明实施例的特征还在于，所述水面水平张力缆上两个相邻水面主浮筒之间设置有若干数量可调的水面副浮筒、所述水中水平张力缆上两个相邻水中主浮筒之间设置有若干数量可调的水中副浮筒。

本发明实施例的特征还在于，所述张力缆组件的连接部位通过尼龙缆或聚酯缆张紧连接。

本发明实施例的特征还在于，所述水面主浮筒上均竖直设置有用于观察水面主浮筒位置的浮标。

本发明实施例的特征还在于，所述水面水平张力缆和水中水平张力缆均为上下对应设置的等边多边形结构，所述水面主浮筒和水中主浮筒均设置在等边多边形结构的折角处，且所述等边多边形结构的边数不少于五条边。

本发明实施例的特征还在于，所述水面主浮筒、水中主浮筒、水面副浮筒和水中副浮筒内部压载水均通过分别与所述水面主浮筒、水中主浮筒、水面副浮筒和水中副浮筒连接的冲放气装置调节。

本发明实施例的特征还在于，所述水面主浮筒、水中主浮筒、水面副浮筒和水中副浮筒的整体浮力大于所述深水养殖网箱的整体重力。

本发明实施例具有如下优点：

(1)本发明采用全张力式结构，可根据需要调整张力缆长度，快速建立超大型渔场，除几个主要的浮筒外，均采用高分子材料制成的尼龙缆或聚酯缆张紧连接，具有耐腐蚀、顺应风浪特点，不易发生结构损坏；

(2)本发明适用于深水和超深水开阔水域，在存在风暴的情况下可调整浮筒压载或张力筋腱实现升降，避开水面大风浪区域等特点；

(3)本发明易于拼装，主体结构仅为浮筒、张力缆、锚、锚链、吸力锚、网衣以及用于连接张力缆和浮筒的紧固件，体积小，易于运输，安装方便。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。

本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。

图1为本发明的总布置形式1的整体结构示意图；

图2为本发明的总布置形式1中水面主浮筒的受力分析示意图；

图3为本发明的总布置形式1中水中主浮筒的受力分析示意图；

图4为本发明的总布置形式2的整体结构示意图；

图5为本发明的总布置形式2中水面主浮筒的受力分析示意图；

图6为本发明的总布置形式2中水中主浮筒的受力分析示意图；

图7为本发明的整体结构俯视图；

图8为本发明的总布置形式1的细部结构放大示意图；

图9为本发明的总布置形式2的细部结构放大示意图；

图中：

1-水面副浮筒；2-水中副浮筒；3-锚链；4-下部竖向张力缆；5-海床；6-吸力锚；7-张力筋腱；8-载荷传递盘；9-水中主浮筒；10-上部竖向张力缆；11-水面；12-水面主浮筒；13-浮标；14-网衣；15-水面水平张力缆；16-水中水平张力缆。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1至图9所示，本发明提供了一种张力式模块组合深水养殖网箱，该深水养殖网箱具有模块化生产、方便运输、易安装、超大型尺寸、全张力式、可升降、金属结构用量少、耐蚀性好、重量轻等特点，利用该装置可以在远海深水开放区域进行人工养殖。其主要特征如下：

该深水养殖网箱包括用于围合养殖空间的张力式网箱机构、为张力式网箱机构提供上升浮力的浮力机构以及为张力式网箱机构提供竖向以及侧向拉力的系泊机构。具体的：

张力式网箱机构包括网衣14以及用于撑开网衣14使其围成封闭结构的长度可调的张力缆组件，张力缆组件包括上下分布的分别位于不同水平高度的位于水面11的水面水平张力缆15和位于水中的水中水平张力缆16，水面水平张力缆15和水中水平张力缆16均由若干收尾连接的水平张力缆组成，围合成闭合的结构。水面水平张力缆15和水中水平张力缆16之间通过若干上部竖向张力缆10连接，此结构形成了网箱的整体框架。

浮力机构包括由水面水平张力缆15串联的若干水面主浮筒12以及由水中水平张力缆16串联的若干水中主浮筒9，上部竖向张力缆10连接在上下一一对应的水面主浮筒12和水中主浮筒9上。优选的，水面水平张力缆15和水中水平张力缆16均为上下对应设置的等边多边形结构，水面主浮筒12和水中主浮筒9均设置在等边多边形结构的折角处，且等边多边形结构的边数不少于五条边。以便使整个网箱保持稳定的张拉结构，以抵抗海底的风浪。

系泊机构包括为张力式网箱机构提供下沉力的吸力锚6以及为张力式网箱机构提供侧方牵引力的若干锚链3；吸力锚6的上方通过张力筋腱7连接有载荷传递盘8，载荷传递盘8与若干水中主浮筒9之间通过下部竖向张力缆4连接；锚链3分别串联在上下对应位置的水面主浮筒12和水中主浮筒9上，锚链3通过牵引水面主浮筒12或水中主浮筒9使张力筋腱7和张力缆组件达到张紧状态。根据锚链3与水面主浮筒12和水中主浮筒9连接顺序的差异，产生了两种养殖网箱的总布置形式。

总布置形式1，如图1所示：锚链3通过牵引水中主浮筒9使张力筋腱7和张力缆组件达到张紧状态的连接方式是：锚链3的一端固定在水面主浮筒12上，另一端从上至下穿过水中主浮筒9抛锚至海床5。此种锚链3连接方式在投放网箱后，网箱在水中将形成中间大，上下两端小的围合空间，犹如钻石。此种结构的稳定性好，可以抵御高强度风浪。

总布置形式2，如图4所示：锚链3通过牵引水面主浮筒12使张力筋腱7和张力缆组件达到张紧状态的连接方式是：锚链3的一端固定在水中主浮筒9上，另一端从下至上穿过水面主浮筒12抛锚至海床5。此种锚链3连接方式在投放网箱后，网箱在水中将形成上大下小的倒三角形状。此种结构也具有优良的抗风浪特性。

从图2和图3所示的总布置形式1的受力分析示意图以及图5和图6所示的总布置形式2的受力分析示意图可知：整个系统中水平张力缆张力由锚链3张力的水平分量平衡；网衣、各种浮筒的重力由主浮筒和副浮筒的浮力平衡。浮筒可调压载，以根据需要提供不同的浮力。锚链3张力的水平分量足够大，足以使张力缆绷紧，浮筒浮力大于整体结构重力，使竖向张力缆绷紧，从而维持整个养殖网箱的内部空间。

该深水养殖网箱的特征之一在于：连接水面主浮筒12和水中主浮筒9的锚链3张力不同，可以调节，具体的：

水面主浮筒12和水中主浮筒9上均设置有收紧锚链3的绞车，且水面主浮筒12和水中主浮筒9的上下对应位置均设置有两个可供锚链3穿过的设有紧固装置的导缆器，通过水面主浮筒12和水中主浮筒9上导缆器的调整，使锚链3张力达到所需大小，提供足够的水平刚度，完成整个养殖网箱固定。

该深水养殖网箱的特征之二在于：通过在水面水平张力缆15和水中水平张力缆16上增加辅助浮筒的方式，进一步提高网箱的浮力以及稳定性。形成牢固的养殖空间，具体的：

水面水平张力缆15上两个相邻水面主浮筒12之间设置有若干数量可调的水面副浮筒1、水中水平张力缆16上两个相邻水中主浮筒9之间设置有若干数量可调的水中副浮筒2。优选的，水面副浮筒1和水中副浮筒2等距分布。

该深水养殖网箱的特征之三在于：主要材质均具有耐腐蚀、顺应风浪特点，不易发生结构损坏，具体的：

张力缆组件的连接部位通过尼龙缆或聚酯缆张紧连接。

该深水养殖网箱的特征之四在于：网箱的投放以及张拉形式水面可进行直接观察，以便做出后续调整，具体的：

水面主浮筒12上均竖直设置有用于观察水面主浮筒12位置的浮标13。通过观察浮标13的分布位置以及下沉长度即可了解网箱投放以及各水面主浮筒12的大致受力均匀情况。

优选的，水面主浮筒12、水中主浮筒9、水面副浮筒1和水中副浮筒2内部压载水均通过分别与水面主浮筒12、水中主浮筒9、水面副浮筒1和水中副浮筒2连接的冲放气装置调节。泄气时，压载水增加，装置重力加大，整体呈下沉趋势；充气时，压载水排出浮筒，重力下降，整个网箱呈上升趋势，以便调整网箱到指定的下沉位置，实现升降过程。

水面主浮筒12、水中主浮筒9、水面副浮筒1和水中副浮筒2的整体浮力大于深水养殖网箱的整体重力。使竖向张力缆绷紧，从而维持整个养殖网箱的内部空间。

作为优选的实施方式：本发明张力式模块组合深水养殖网箱的投放过程可以包括如下步骤：

步骤一、定点抛锚：将吸力锚6投放至海床5指定位置抛锚；

步骤二、安装网箱部件：具体的安装顺序如下：

首先、安装网箱横向部件：用水面水平张力缆15将若干水面副浮筒1连接起来，然后将相邻两根水面水平张力缆15的连接部位固定到水面主浮筒12上；同步用水中水平张力缆16将若干水中副浮筒2连接起来，然后将相邻两根水中水平张力缆16的连接部位固定到水中主浮筒9上，完成网箱横向部件的安装；

然后、安装网箱竖向部件：用上部竖向张力缆10将对应位置的水面主浮筒12和水中主浮筒9连接起来；同时将下部竖向张力缆4连接到对应位置的水中主浮筒9和载荷传递盘8上，完成网箱竖向部件的安装；

最后、安装网衣14：将上述水面水平张力缆15、水中水平张力缆16、上部竖向张力缆10和下部竖向张力缆4连接网衣14，围成封闭的结构，此时整个网箱仍为松散结构。

步骤三、下沉及竖向悬停网箱：使上述浮筒压载，将整个网箱下沉至吸力锚6位置，采用ROV将载荷传递盘8下方的张力筋腱7与吸力锚6上的紧固装置连接，，所有张力筋腱7连接完成后之后排出浮筒内压载水，整个结构将在浮力作用下上浮，使竖向张力缆和张力筋腱7在竖向达到张紧状态，网箱竖向悬停；此时结构竖向刚度已满足要求，整体呈柱状，但水平方向仍需采用锚链进行固定，以保持内部空间：

步骤四、横向张拉网箱：横向牵引安装在各浮筒上的多个锚链3，至锚链3的牵引力达到可使网箱处于张紧状态，抛锚，完成网箱定点安装。

其中水面水平张力缆15和水中水平张力缆16均由若干首尾依次可拆卸连接的张力缆绳连接，安装时，可将水面副浮筒1和水中副浮筒2分别套装在对应的各个张力缆绳上，主浮筒作为相邻两个张力缆绳之间的连接部分，存在两种连接方式：

第一种：将水平张力缆和竖向张力缆均直接连接在主浮筒上，此种方式结构简洁，不需要中间过渡部件，主浮筒直接承担各个部件的连接结构，各个部件对于整个机构稳定性和整体性都起着比较关键的作用。

第二种：单独设置多个伸缩夹紧装置(图中未画出)，实现对水平张力缆、竖向张力缆以及主浮筒之间的连接。各个结构借用伸缩夹紧装置连接，减小了部件之间的依存关系，即使有部分部件破损或者毁坏，也对装置整体效果影响不大。

上述结构由于采用浮筒和张力缆组装形式，运输极其方便，根据需要，若需增大渔场体积，只需加长水平张力缆和竖向张力缆的长度，并增加副浮筒数量或增大主浮筒体积，以提供支撑网衣重量必要的浮力，然后调整锚链的张力，即可实现快速增大渔场，实现深远海超大型渔场建设。

此外由于结构采用顺应式和可升降设计，抵抗风浪能力强。高分子聚酯缆或尼龙缆的使用大大避免了腐蚀问题的发生，且降低结构重量，降低了浮筒体积和数量要求。为提高结构系统的可靠性，可增设水平张力缆数量和单点系泊锚链数量，这样，即使部分张力缆失效，结构依然可保持稳定状态。

本发明装置的特征在于：利用张力结构取代传统的金属格构式结构，张力结构不但重量轻，而且具有耐腐蚀，成本低的特点。同时张力结构运输方便，拆卸和安装都比较迅速，更重要的是能够在短时间内调节大小和尺寸，可快速实现大型化，不像金属格构式结构比较笨重，一旦成型后，后期的改装费事费力，难以更具水深以及水流情况就待调整安装方案。具体的，上述所提到的浮筒、水面水平张力缆15、水中水平张力缆16、上部竖向张力缆10、下部竖向张力缆4、张力筋腱7、网衣14均为可拆卸结构，能即时安装，拆卸后也能即时运输，相较于以往的水养殖网箱的安装效率成倍提高。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (4)

1.一种张力式模块组合深水养殖网箱，其特征在于：包括

张力式网箱机构，包括网衣（14）以及用于撑开所述网衣（14）使其围成封闭结构的长度可调的张力缆组件，所述张力缆组件包括上下分布的分别位于不同水平高度的水面水平张力缆（15）和水中水平张力缆（16），所述水面水平张力缆（15）和水中水平张力缆（16）之间通过若干上部竖向张力缆（10）连接；

浮力机构，为所述张力式网箱机构提供上升浮力，包括由所述水面水平张力缆（15）串联的若干水面主浮筒（12）以及由水中水平张力缆（16）串联的若干水中主浮筒（9），所述上部竖向张力缆（10）连接在上下一一对应的水面主浮筒（12）和水中主浮筒（9）上；

系泊机构，用于将整个深水养殖网箱固定在海床（5）上，包括为所述张力式网箱机构提供下沉力的吸力锚（6）以及为张力式网箱机构提供侧方牵引力的若干锚链（3）；所述吸力锚（6）的上方通过张力筋腱（7）连接有载荷传递盘（8），所述载荷传递盘（8）与若干水中主浮筒（9）之间通过下部竖向张力缆（4）连接；所述锚链（3）分别串联在上下对应位置的水面主浮筒（12）和水中主浮筒（9）上，所述锚链（3）通过牵引水面主浮筒（12）或水中主浮筒（9）使所述张力筋腱（7）和张力缆组件达到张紧状态；

所述锚链（3）通过牵引水中主浮筒（9）使张力筋腱（7）和张力缆组件达到张紧状态的连接方式是：所述锚链（3）的一端固定在水面主浮筒（12）上，另一端从上至下穿过所述水中主浮筒（9）抛锚至海床（5）；

所述锚链（3）通过牵引水面主浮筒（12）使张力筋腱（7）和张力缆组件达到张紧状态的连接方式是：所述锚链（3）的一端固定在水中主浮筒（9）上，另一端从下至上穿过所述水面主浮筒（12）抛锚至海床（5）；

所述水面主浮筒（12）和水中主浮筒（9）上均设置有收紧锚链（3）的绞车，且所述水面主浮筒（12）和水中主浮筒（9）的上下对应位置均设置有两个可供所述锚链（3）穿过的设有紧固装置的导缆器；

所述水面水平张力缆（15）上两个相邻水面主浮筒（12）之间设置有若干数量可调的水面副浮筒（1）、所述水中水平张力缆（16）上两个相邻水中主浮筒（9）之间设置有若干数量可调的水中副浮筒（2）；

所述张力缆组件的连接部位通过尼龙缆或聚酯缆张紧连接；

所述水面主浮筒（12）、水中主浮筒（9）、水面副浮筒（1）和水中副浮筒（2）内部压载水均通过分别与所述水面主浮筒（12）、水中主浮筒（9）、水面副浮筒（1）和水中副浮筒（2）连接的冲放气装置调节。

2.根据权利要求1所述的一种张力式模块组合深水养殖网箱，其特征在于：所述水面主浮筒（12）上均竖直设置有用于观察水面主浮筒（12）位置的浮标（13）。

3.根据权利要求1所述的一种张力式模块组合深水养殖网箱，其特征在于：所述水面水平张力缆（15）和水中水平张力缆（16）均为上下对应设置的等边多边形结构，所述水面主浮筒（12）和水中主浮筒（9）均设置在等边多边形结构的折角处，且所述等边多边形结构的边数不少于五条边。

4.根据权利要求1所述的一种张力式模块组合深水养殖网箱，其特征在于：所述水面主浮筒（12）、水中主浮筒（9）、水面副浮筒（1）和水中副浮筒（2）的整体浮力大于所述深水养殖网箱的整体重力。