CN113460254B - 一种能源自给式模块化拼接的深海渔业养殖工船 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种能源自给式模块化拼接的深海渔业养殖工船，包括半潜式船首、柔性连接装置和半潜式模块化网箱，半潜式船首与半潜式模块化网箱之间以及相邻半潜式模块化网箱之间通过柔性连接装置连接；半潜式船首包括上层建筑、半潜式主体、系泊装置、船首动力装置、发电装置；上层建筑安装于半潜式主体的上部，系泊装置安装于半潜式主体的首部，船首动力装置安装于半潜式主体的底部，发电装置为船舶提供电力；半潜式模块化网箱包括半潜式平台和网箱动力装置，网箱动力装置安装于半潜式平台的底部。本发明既可以根据海况和天气的变化不断更改位置，并利用风标效应保证良好的水体交换，又方便拖航和削弱波浪附加弯矩剪力。

Description

一种能源自给式模块化拼接的深海渔业养殖工船

技术领域

本发明属于养殖工船技术领域，具体涉及一种适用于深海养殖的能源自给式模块化拼接的养殖工船。

背景技术

近年来内湾、滩涂及其它近海养殖水域面临的海洋生态问题愈加严峻，内陆污染物排放、海洋石油泄漏、放射性核物质及海水养殖自源性污染等不利条件极大压缩了近海养殖可利用空间，因此，扩展海洋渔业发展空间、提高质量、降低污染，开发新型海洋渔业养殖技术与装备，使海水养殖由港湾和近海走向深远海开阔海域，已成为发展的必然选择。

目前，已有大型深水网箱和养殖工船投入使用，现有的大型深水网箱的缺点是长期固定在一个位置，海水温度随季节变化比较大，不利于养殖鱼类的生长，并且产生的鱼粪和残余鱼饵会污染附近水域，导致水体富营养化，而且在遭遇台风袭击时，会产生网箱毁灭，养殖的鱼死亡或者逃逸；现有的大型养殖工船由于体型巨大，拖航困难，又由于船舶长度过长，受到的波浪附加弯矩剪力较大，对于船体的纵向弯曲强度有很大的威胁。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于针对上述现有技术存在的不足，提供一种能源自给式模块化拼接的深海渔业养殖工船，该养殖工船既可以根据海况和天气的变化不断更改位置，并利用风标效应保证良好的水体交换，又方便拖航和削弱波浪附加弯矩剪力。

本发明为解决上述提出的技术问题所采用的技术方案为：

一种能源自给式模块化拼接的深海渔业养殖工船，包括半潜式船首、若干柔性连接装置和若干半潜式模块化网箱，所述半潜式船首与半潜式模块化网箱之间以及相邻半潜式模块化网箱之间均通过所述柔性连接装置连接；

所述半潜式船首包括上层建筑、半潜式主体、系泊装置、船首动力装置、发电装置；所述上层建筑安装于半潜式主体的上部；所述系泊装置安装于半潜式主体的首部，是一个用于单点系泊的固定装置，用于在作业海域系泊养殖工船；所述船首动力装置安装于半潜式主体的底部，用于为船舶提供动力；所述发电装置依附于半潜式主体安装，用于为船舶提供电力；

所述半潜式模块化网箱包括半潜式平台和网箱动力装置；所述半潜式平台包括框架式浮体结构和设置于框架式浮体结构侧面和底部的渔网；所述网箱动力装置安装于半潜式平台的底部。

上述方案中，所述半潜式主体包括前部的三角形框架结构和后部的矩形箱体结构；三角形框架结构包括底部的水平浮筒和其上的中空密封立柱，三角形框架结构中部设有用于安装发电装置的支撑桁架；所述矩形箱体结构为密封箱体，顶部安装上层建筑，底部安装船首动力装置。

上述方案中，所述发电装置采用波能发电装置，所述波能发电装置安装于三角形框架结构中部的支撑桁架下方。

上述方案中，所述上层建筑包括船舶驾驶区、船员生活区、饲料储藏区、鱼品加工区以及活鱼速冻冷藏区。

上述方案中，所述半潜式船首还包括船首附属设施，所述船首附属设施包括船舶靠泊装置和用于船员紧急撤离的直升机平台；所述船舶靠泊装置设置于半潜式主体两侧的顶部，所述直升机平台设置于上层建筑的顶部。

上述方案中，所述半潜式模块化网箱还包括网箱附属设施，所述网箱附属设施包括人员行走平台、轨道钢绳、钢绳支撑结构、吊挂式轨道车、饲料管道和自动投饵装置；所述人员行走平台设置于半潜式平台内侧上部；所述钢绳支撑结构分布固定在半潜式平台顶部的四个角处，用于支撑轨道钢绳，所述吊挂式轨道车悬挂于轨道钢绳上，用于将养殖所需物资和设备运送到各个半潜式模块化网箱；所述饲料管道和自动投饵装置组成模块化网箱的自动投饵系统，用于网箱养殖的自动投饵。

上述方案中，所述半潜式主体的后侧设有护舷；所述半潜式平台前后两侧均设有护舷。

上述方案中，所述半潜式平台左右两侧位于水线附近的外围设置有防漂浮物撞击的防护栅栏。

上述方案中，所述系泊装置采用外转塔系泊装置，能够通过控制自动脱离海上系泊系统。

上述方案中，所述若干半潜式模块化网箱沿船长方向依次布置。

本发明的有益效果在于：

1、本发明的养殖工船采用模块化设计，由半潜式船首和多个半潜式模块化网箱拼接而成，其中，半潜式网箱采用模块化设计，标准化、通用化程度高，设计和施工建造方便；同时，半潜式模块化网箱相较于大型养殖工船体型小、结构简单、适航性好，便于拖轮将其拖到作业海域，并且采用半潜式平台，可采用湿拖的方式，运输方便。

2、不同模块之间通过柔性连接装置连接，可释放养殖工船包括纵摇、横摇在内的多自由度运动，从而有效减小船体在上述运动方向上的载荷，使整个养殖工船能够更好地抵抗纵向弯矩及横向和纵向剪切力，因此养殖工船具有较高的安全性和可靠性，从而很好的适应海上恶劣环境。

3、养殖工船在相关海域进行养殖作业时，采用单点系泊的方式，可利用海上波浪的风标效应，增加海水交换率，使网箱内的养殖水体保持良好的水体交换。

4、单点系泊装置采用外转塔系泊装置，能够通过控制自动脱离海上系泊系统。

5、半潜式主体采用前部为三角形框架结构、后部为矩形箱体结构的设计，不仅能够为船首提供稳定均匀的浮力，并且三角形首部可以在系泊状态提供较好的阻力性能，开放式首部可以使得波浪能振荡浮子处于较好的工作状态，受到较大的波浪作用；矩形箱体结构。

6、养殖工船每个模块都有动力装置，在完成养殖工船的海上拼接之后，具有自航功能，在有台风来袭时或者水温变化大、水体富营养化时，可以驶离危险或者不适宜养殖的水域。

7、养殖工船由于设有饲料储藏区、鱼品加工区和活鱼速冻冷藏区，能够实现养殖品的即时捕捞和加工，通过超低温速冻保持鱼品的新鲜，在保持鱼肉品质的同时可以降低饲料和成品鱼的运输成本。

8、安装在船首的四个振荡浮子式波能发电装置，可以将波浪能转化为电能，为养殖工船的各项用电提供电力，从而实现养殖工船电力的自给自足。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明深海渔业养殖工船的等轴测图；

图2是本发明深海渔业养殖工船的半潜式船首的等轴测图；

图3是本发明深海渔业养殖工船的半潜式船首的俯视图；

图4是本发明深海渔业养殖工船的半潜式模块化网箱的等轴测视图；

图5是本发明深海渔业养殖工船的半潜式模块化网箱的俯视图。

图中：10、半潜式船首；11、上层建筑；12、半潜式主体；121、水平浮筒；122、中空密封立柱；123、支撑桁架；13、系泊装置；14、船首动力装置；15、发电装置；161、船舶靠泊装置；162、直升机平台；163、船首护舷163；

20、柔性连接装置；

30、半潜式模块化网箱；31、半潜式平台；311、纵向浮体；312、横向支撑柱；313、支撑立柱；314、水平支撑结构；315、网箱护舷；316、立面渔网；317、底面渔网；318、防护栅栏；319、X型支撑桁架；32、网箱动力装置；331、人员行走平台；332、轨道钢绳；333、钢绳支撑结构；334、饲料管道；335、自动投饵装置；336、吊挂式轨道车。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。

如图1所示，为本发明实施例提供的一种能源自给式模块化拼接的深海渔业养殖工船，包括半潜式船首10、若干柔性连接装置20和若干半潜式模块化网箱30。其中，半潜式船首10用于为养殖工船提供电力，提供船舶驾驶区、船员生活区、鱼品加工储存区、饲料储存区，为其他船舶提供靠泊装置以及整船的系泊。半潜式模块化网箱30沿船长方向依次布置，柔性连接装置20用于半潜式船首10与半潜式模块化网箱30之间的连接，以及相邻半潜式模块化网箱30之间的连接。半潜式模块化网箱30用于鱼品的养殖。

如图2-3所示，半潜式船首10包括上层建筑11、半潜式主体12、系泊装置13、船首动力装置14、发电装置15以及船首附属设施。其中，半潜式主体12包括前部的三角形框架结构和后部的矩形箱体结构。三角形框架结构包括提供浮力的底部水平浮筒121和其上的中空密封立柱122，中空密封立柱122上部通过水平支撑连接，三角形框架结构中部设有用于安装发电装置15的支撑桁架123。矩形箱体结构为密封箱体，顶部安装上层建筑11，底部安装船首动力装置14。上层建筑11包括用于船舶驾驶的船舶驾驶区、用于船员生活的船员生活区、用于养殖饲料储存的饲料储藏区、用于捕捞的鱼深加工的鱼品加工区以及用于加工后的鱼快速冷藏的活鱼速冻冷藏区。系泊装置13安装于半潜式主体12前端的中空密封立柱122上，是一个用于单点系泊的固定装置，用于在作业海域系泊养殖工船。船首动力装置14包括安装于半潜式主体12底部的推进器和螺旋桨，用于为船舶提供动力。发电装置15采用波能发电装置15，安装于三角形框架结构中部的支撑桁架123上，用于为船舶提供电力。船首附属设施包括用于其他船舶靠泊的船舶靠泊装置161和用于危险情况下船员紧急撤离的直升机平台162，其中，船舶靠泊装置161设置于半潜式主体12两侧的顶部，直升机平台162设置于上层建筑11的顶部。

如图4-5所示，半潜式模块化网箱30包括半潜式平台31、网箱动力装置32和网箱附属设施。半潜式平台31包括框架式浮体结构和设置于框架式浮体结构侧面和底部的渔网，其中，框架式浮体结构包括底部两个纵向浮体311、两个横向支撑柱312、四个中空密封的竖向支撑立柱313、水平支撑结构314，纵向浮体311和竖向支撑立柱313共同为半潜式模块化网箱30提供浮力，两个横向支撑柱312安装在两个纵向浮体311之间，为两个纵向浮体311提供横向支撑，水平支撑结构314安装在四个竖向支撑立柱313的上部，为四个竖向支撑立柱313提供水平支撑；渔网包括绑扎在半潜式平台31四周的立面渔网316和绑扎在半潜式平台31底面呈网兜状的底面渔网317。网箱动力装置32包括安装于半潜式平台31底部的推进器和螺旋桨，用于为船舶提供动力。网箱附属设施包括人员行走平台331、轨道钢绳332、钢绳支撑结构333、吊挂式轨道车336、饲料管道334和自动投饵装置335，其中，人员行走平台331设置于半潜式平台31内侧上部，人员行走平台331外侧设有护栏，内侧设有可供养殖人员上下走动的斜梯；钢绳支撑结构333分布固定在半潜式平台31顶部的四个角处，用于支撑轨道钢绳332，轨道钢绳332的作用是悬挂吊挂式轨道车336，并为其提供运行轨道；吊挂式轨道车336安装于轨道钢绳332上，并沿着轨道钢绳332运动，用于将养殖所需的物资和设备运送到不同的模块化网箱；饲料管道334和自动投饵装置335组成模块化网箱的自动投饵系统，用于网箱养殖的自动投饵。

进一步优化，本实施例中，发电装置15包括四个安装在支撑桁架123下面的四个振荡浮子式波能发电装置15。

进一步优化，本实施例中，半潜式主体12的后侧的上部和下部均设有船首护舷163，半潜式平台31前后两侧的上部和下部均设有网箱护舷315，上部护舷和下部护舷的作用是减轻网箱之间或者网箱与船首之间的碰撞，同时上部护舷能够约束网箱之间或网箱与船首之间的相对运动。

进一步优化，本实施例中，半潜式平台31左右两侧的外围设置有防漂浮物撞击的防护栅栏318和X型支撑桁架319。其中，防护栅栏318设置在水线附近，用于防止漂浮物的撞击对渔网产生破坏；X型支撑桁架319设置在网箱平台两侧，有支撑平台的作用。

本发明的工作原理如下：

船首在码头建造完成下水后，采用湿拖的方法经拖轮拖到作业海域，船首的系泊装置13与事先固定好的海上系泊装置13连接形成船首的单点系泊。进一步，采用模块化建造的养殖网箱在码头建造完成下水后，采用湿拖的方法经拖轮将多个模块化网箱拖到系泊在作业海域的船首四周，然后经由相关机械和技术人员将连接结构对接完成，形成养殖工船，如图1所示。

正常作业时，养殖工船的模块化网箱之间、船首和模块化网箱之间，通过连接结构相连，连接结构为柔性连接装置20，在海上有波浪传来时，模块化网箱之间、船首和模块化网箱之间可以发生横摇和纵摇，构释放相关自由度，减小由弯矩产生的巨大载荷。由于受到波浪的作用、船首单点系泊以及船首的顶部护舷、模块化网箱的顶部护舷的约束，养殖工船产生风标效应，绕着系泊点水平转动，使模块化网箱内的养殖水体保持良好的水体交换，增加海水交换率。船首的波能发电装置15的四个振荡浮子波能发电装置15将海上的波浪能转化为电能，并设有电池储能，实现养殖工船在海上稳定获得可再生能源电力，清洁环保。成品鱼被打捞装置打捞上来之后，被运送到位于船首的上层建筑11内的鱼品加工区进行活鱼加工，加工完成之后被运送到速冻冷藏区进行超低温速冻冷藏保鲜，在保持鱼肉品质的同时降低成品鱼的运输成本。

台风来袭或者水温变化时，船首的外转塔系泊装置13迅速完成系泊装置13的解脱，然后在安装于船首底部的动力装置和安装于模块化网箱底部的动力装置的共同推动下，驶离危险海域。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (6)

1.一种能源自给式模块化拼接的深海渔业养殖工船，其特征在于，包括半潜式船首、若干柔性连接装置和若干半潜式模块化网箱，所述半潜式船首与半潜式模块化网箱之间以及相邻半潜式模块化网箱之间均通过所述柔性连接装置连接；

所述半潜式船首包括上层建筑、半潜式主体、系泊装置、船首动力装置、发电装置；所述半潜式主体包括前部的三角形框架结构和后部的矩形箱体结构；三角形框架结构包括底部的水平浮筒和其上的中空密封立柱，三角形框架结构中部设有用于安装所述发电装置的支撑桁架；所述发电装置采用波能发电装置，波能发电装置安装于三角形框架结构中部的支撑桁架下方；所述矩形箱体结构为密封箱体，顶部安装所述上层建筑，底部安装所述船首动力装置；所述系泊装置安装于半潜式主体前端的中空密封立柱上，是一个用于单点系泊的固定装置，用于在作业海域系泊养殖工船；所述系泊装置采用外转塔系泊装置，能够通过控制自动脱离海上系泊系统；

所述半潜式模块化网箱包括半潜式平台和网箱动力装置；所述半潜式平台包括框架式浮体结构和设置于框架式浮体结构侧面和底部的渔网；所述网箱动力装置安装于半潜式平台的底部；所述若干半潜式模块化网箱沿船长方向依次布置。

2.根据权利要求1所述的能源自给式模块化拼接的深海渔业养殖工船，其特征在于，所述上层建筑包括船舶驾驶区、船员生活区、饲料储藏区、鱼品加工区以及活鱼速冻冷藏区。

3.根据权利要求1所述的能源自给式模块化拼接的深海渔业养殖工船，其特征在于，所述半潜式船首还包括船首附属设施，所述船首附属设施包括船舶靠泊装置和用于船员紧急撤离的直升机平台；所述船舶靠泊装置设置于半潜式主体两侧的顶部，所述直升机平台设置于上层建筑的顶部。

4.根据权利要求1所述的能源自给式模块化拼接的深海渔业养殖工船，其特征在于，所述半潜式模块化网箱还包括网箱附属设施，所述网箱附属设施包括人员行走平台、轨道钢绳、钢绳支撑结构、吊挂式轨道车、饲料管道和自动投饵装置；所述人员行走平台设置于半潜式平台内侧上部；所述钢绳支撑结构分布固定在半潜式平台顶部的四个角处，用于支撑轨道钢绳，所述吊挂式轨道车悬挂于轨道钢绳上，用于将养殖所需物资和设备运送到各个半潜式模块化网箱；所述饲料管道和自动投饵装置组成模块化网箱的自动投饵系统，用于网箱养殖的自动投饵。

5.根据权利要求1所述的能源自给式模块化拼接的深海渔业养殖工船，其特征在于，所述半潜式主体的后侧设有护舷；所述半潜式平台前后两侧均设有护舷。

6.根据权利要求1所述的能源自给式模块化拼接的深海渔业养殖工船，其特征在于，所述半潜式平台左右两侧位于水线附近的外围设置有防漂浮物撞击的防护栅栏。

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