CN115428757A - 一种利用海上风电导管架基础结构的半浮式养殖网箱 - Google Patents

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李瑜
费超
王滨
高山
王淡善
陈法波
姜贞强
潘祖兴
何奔
乔厚
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    • A01AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
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    • A01K61/00Culture of aquatic animals
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Abstract

本发明公开了一种利用海上风电导管架基础结构的半浮式养殖网箱,涉及海上风电和海洋牧场结构设计领域。其结构主要包括:海上风机基础导管架结构、浮式养殖网箱及连接结构件。其特征在于,利用海上风机导管架基础的主腿作为载体,连接浮式养殖网箱结构,并配设预应力缆索、沉子形成网箱整体结构,作为海洋牧场养殖空间载体。本发明能够充分利用海上风机基础周围海域,实现海上风电资源及海洋渔业资源同步开发。

Description

一种利用海上风电导管架基础结构的半浮式养殖网箱
技术领域
本发明属于与海洋工程和海洋牧场开发相关的,用于海上风机基础和海洋牧场的结构形式,涉及一种利用海上风电导管架基础结构的半浮式养殖网箱。
背景技术
海上风电与海洋牧场集成发展能够综合利用海洋资源,实现新能源产业与现代高效农业的融合发展,同时,对实现清洁能源与安全水产品的同步高效产出和提高我国海上风电场建设的社会效益和经济效益具有重要意义。
海上风机基础常见的型式有单桩基础、导管架基础、高桩承台基础等。导管架基础是以钢管桩、导管架结构形成的桁架式基础形式,体型较大,稳定性好,适用于水深较深的海洋环境中。
随着海洋网箱养殖的发展,由于受到近海资源的限制及近海海洋环境污染,海洋网箱养殖正在逐步走向深远海。而深海水动力环境恶劣,网箱结构受力较差,若深海网箱单独建造、施工,成本较高,风险较大。因此,适宜的养殖网箱结构对解决现有技术问题、提高经济效益具有重要作用。
发明内容
针对上述背景技术中的问题,本发明旨在提供一种利用海上风电导管架基础结构的半浮式养殖网箱,通过在海上风机导管架基础上安装半铰接半浮式养殖网箱,具有良好的水动力学运动性能,建造简单、稳定性好,从而能够利用风机产生的电能为养殖设备供电,实现对海洋资源的最大化利用,适用于海上风电和海洋牧场的融合开发。
本发明所采用的技术方案是:
一种利用海上风电导管架基础结构的半浮式养殖网箱,其特征在于,所述养殖网箱利用海上风机导管架基础结构为载体,所述养殖网箱位于海上风机导管架基础结构的一侧,所述养殖网箱的框架的一侧固定连接架,通过连接架与导管架的主腿铰接在一起,所述养殖网箱设置为其提供浮力的装置,使所述养殖网箱能够浮于海面;使所述养殖网箱能够浮于海面;所述养殖网箱设置锚链和锚碇,共同构成对养殖网箱的运动起到一定程度约束作用的半浮式养殖网箱,能够让结构更加安全,受力更好,实现了海上风电与海洋牧场的融合开发,起到了集约用海的作用;所述养殖网箱还设置锚链和锚碇。
在采用上述技术方案的基础上,本发明还可采用以下进一步的技术方案,或对这些进一步的技术方案组合使用:
所述养殖网箱主要由网箱桁架水平杆、网箱桁架竖杆、网箱桁架斜撑形成网箱的框架,以浮筒提供浮力。
所述半浮式养殖网箱的一侧固定所述连接架,导管架的主腿安装连接铰,所述连接铰的转动轴为水平轴;所述养殖网箱采用浮筒提供的浮力和连接铰的转动连接,实现网箱高程随水位变化的升降,在涨落潮和波浪作用下保证网箱结构的安全,非常适用于水位变动较大的海域。
所述半浮式养殖网箱的网衣设置设预应力缆索和网衣,网衣布置在预应力缆索上,预应力缆索与所述半浮式养殖网箱的网箱桁架水平杆相连,网衣最下端设置若干沉子,通过网衣上的预应力缆索和网衣底部的沉子,保证网衣表面张紧,防止发生折叠,整体呈向上开口的半椭球状。预应力缆索为高密度纤维索或包裹防腐的钢绞线,网衣为双层设计,采用超高分子聚乙烯材料;网衣的目数可根据具体养殖需求确定。养殖网箱可根据养殖的不同阶段需求加设预应力缆索,划分成若干个小型养殖空间。
养殖网箱的框架的侧面设置靠泊护舷和网箱平台栏杆而能靠泊船舶,运维人员在船舶靠泊后能登上网箱平台,可以进行投放鱼苗、喂料饲养、网衣清洗、成鱼捕捞工作;所述连接架上设置梯,风机运维人员能由网箱框架处登上,并再经过所述梯登上风机基础。
养殖网箱借助海上风机发电产生的电能降压后的站用电源,配置自动投喂系统、自动洗网机、收鱼泵及赶鱼装置、实时监测系统,实现智能化、自动化养殖;且涉水的养殖设备电压降至安全电压以下,保证运维人员和鱼类安全,满足智能化养殖需求。
所述浮式养殖网箱、海上风机导管架基础结构以及培育的鱼类、浮游动植物、底栖生物、海泥等构成了新的海洋生态系统,充分利用了海洋资源,一定程度上减少了海上风电建设对海域环境、资源的影响和危害。
本发明的有益效果是:
1.海上风机基础和海洋牧场养殖网箱共同勘测设计及施工运维,有助于降低建设成本,提高工程的社会效益和经济效益;
2.以海上风机导管架基础作为海洋牧场养殖网箱,提高了养殖网箱在海洋环境中的稳定性,降低了养殖网箱的设计难度;
3.养殖网箱与海上风机导管架基础相连为活动铰接结构且养殖网箱采用浮筒和桁架结合的方式,实现网箱高程随水位变化的升降,保证养殖空间相对稳定,非常适用于水位变动较大的海域;
4.不同于深海养殖网箱常用的张开式锚固系设置,仅在养殖网箱的一侧设锚链,并在未设锚链的网箱侧设护舷,方便船舶停靠;
5.网箱采用半铰接、半锚泊的刚柔结合固定方式,在波浪环境下具有良好的水动力运动性能;
6.海洋牧场的引入有助于恢复因海上风电场施工及后期运行造成的对周边海域海洋生态系统的破坏,实现海上风电与海洋牧场的协同发展,提高海域资源利用;
7.浮式养殖网箱的养殖设备如自动化投喂设备、收鱼泵及赶鱼装置、实时监测系统可直接利用海上风机所发电能降压后的站用电源,确保养殖人员安全,无需单独构建供电设备,提高养殖效率。
附图说明
图1为本发明实施例的整体示意图;
图2为本发明实施例的俯视图;
图3为本发明实施例的养殖网箱及锚链主视图;
图4-1和4-2分别为本发明实施例的浮筒的俯视图和侧视图。
图中:海上风机导管架基础钢管桩结构1、导管架主体结构2、主腿3、连接铰4、连接杆5、加强杆6、网箱桁架水平杆7、网箱桁架竖杆8、网箱桁架斜撑9、浮筒10、浮筒连接耳板11、靠泊护舷12、网箱平台栏杆13、网箱平台斜梯14、预应力缆索15、网衣16、沉子17、锚链18、锚碇19。
具体实施方式:
为进一步说明本发明内容、特点与功效,兹列举一个实施例,并配合附图说明如下。
如图1所示,海上风机导管架基础主要由海上风机导管架基础钢管桩结构1和导管架主体结构2形成,所述导管架主体结构是由主腿、水平撑、斜撑组成的空间框架结构,具有高刚度和高强度。导管架主体结构2与钢管桩结构1通过高强灌浆进行连接,使风机基础结构固定于海床上。导管架主体结构会根据需要安装必要的附属设施如爬梯、电缆保护管等,供施工及后期对海上风机运维使用。
本发明提供的一种利用海上风电导管架基础结构的半浮式养殖网箱,它布置在导管架主体结构2的一侧之外,通过与导管架主体结构2该侧的两根主腿3铰接,依附在导管架主体结构2的侧面。
如图2所示,半浮式养殖网箱主要由网箱桁架水平杆7、网箱桁架竖杆8、网箱桁架斜撑9形成网箱的框架体系,水平杆7组成上、下两层矩形框,竖杆8连接在两层矩形框的水平杆之间,在上部矩形框架中布置浮筒10以提供浮力,共同构成浮式养殖网箱。浮式养殖网箱框架体系在面向导管架主体结构2的这一侧固定连接架,所述连接架包括多根与网箱框架体系和主腿3之间间距匹配的连接杆5,最外侧的两根连接杆5之间的间距与两根主腿3之间的间距匹配,连接杆5之间连接加强杆6而对结构进行加强。所述连接架与主腿3之间通过连接铰4铰接安装,所述连接铰4的转动轴为水平轴。
连接铰4焊接在主腿3上,连接杆5安装在连接铰4上,连接杆5可绕连接铰4的主轴转动,实现在水位变动的情况下网箱高程随水位变化的升降,适用于水位变动较大的海域;在养殖网箱的一侧的网箱桁架竖杆8上设锚链18,与锚碇19配套使用,起到固定养殖网箱的作用。
在未设锚链18的网箱框架体系两侧设橡胶靠泊护舷12,用于船舶停靠。在网箱框架体系顶部设置网箱平台栏杆13,并在合适的位置处预留进人空间。运维人员登上网箱顶部后,在网箱平台上可进行投放鱼苗、喂料饲养、网衣清洗、成鱼捕捞等工作。
在连接杆5上设置网箱平台斜梯14,方便运维人员从网箱顶部登上风机导管架基础,并借助导管架基础上预设的爬梯、平台等结构登上风机。
如图4-1、4-2所示,浮筒10的两侧设置连接耳板11,浮筒10利用所述耳板11通过螺栓安装于所述网箱桁架水平杆7上。所述养殖网箱设置有多个浮筒10,所述多个浮筒10沿着所述水平杆7形成的排列空间呈整列式排列安装在框架体系的顶部。所述多个浮筒所提供的浮力和养殖网箱匹配,实现养殖网箱浮于水面。
如图3所示,在浮式养殖网箱的网箱桁架水平杆7适宜的位置处设置预应力缆索15,在预应力缆索15上布置网衣16,并在网衣底部安装沉子17,保证网衣处于张紧状态。
本发明的半浮式养殖网箱的施工方法如下:
(1)进行海上风机基础的制造:首先在建造基地完成海上风机导管架基础钢管桩体结构1和导管架主体结构2的制造。导管架主体结构2的制造包含必要的靠船设施、爬梯、平台及其他安装在导管架主体结构2上的必要的附属结构。在主腿3上预焊连接铰4。
(2)进行养殖网箱的制造:根据养殖需求,构建合适大小的养殖网箱框架,合理设计网箱桁架水平杆7、网箱桁架竖杆8、网箱桁架斜撑9的尺寸,并将浮筒10通过浮筒连接耳板11固定在网箱结构上。在网箱桁架水平杆7适宜的位置处设置预应力缆索15,在预应力缆索15上布置网衣16,并在网衣底部安装沉子17。在网箱两侧桁架竖杆8上安装靠泊护舷12,并安装网箱平台栏杆13。在养殖网箱另一侧的网箱桁架竖杆8上安装锚链18,配锚碇19。
(3)进行养殖网箱与风机基础连接杆件的制造:在工厂制造连接杆5,并以加强杆6对连接杆5进行加强。在连接杆5上设置网箱平台斜梯14。
(4)在工厂预制完成后,将海上风机导管架基础整体结构、养殖网箱及锚链结构、连接杆件及斜梯结构出运至海上安装现场,根据具体情况采用先桩法或后桩法的安装方式,先安装海上风机导管架基础结构,再进行抛锚作业,将锚链上端与养殖网箱的导缆孔相连,使养殖网箱结构漂浮在海面,最后采用现场焊接或螺栓连接的方式将连接杆5与连接铰4连接在一起,形成整体结构。
以上实施例仅为本发明的一种较优技术方案,本领域的技术人员应当理解,在不脱离本发明的原理和本质情况下可以对实施例中的结构类型或技术方案进行修改或者替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种利用海上风电导管架基础结构的半浮式养殖网箱,其特征在于,所述养殖网箱利用海上风机导管架基础结构为载体,所述养殖网箱位于海上风机导管架基础结构的一侧,所述养殖网箱的框架的一侧固定连接架,通过连接架与导管架的主腿铰接在一起,所述养殖网箱设置为其提供浮力的装置,使所述养殖网箱能够浮于海面,所述养殖网箱设置锚链和锚碇,共同构成半浮式养殖网箱。
2.如权利要求1所述的一种利用海上风电导管架基础结构的半浮式养殖网箱,其特征在于,所述养殖网箱主要由网箱桁架水平杆、网箱桁架竖杆、网箱桁架斜撑形成网箱的框架,以浮筒提供浮力。
3.如权利要求1所述的一种利用海上风电导管架基础结构的半浮式养殖网箱,其特征在于,所述半浮式养殖网箱的一侧固定所述连接架,导管架的主腿安装连接铰,所述连接铰的转动轴为水平轴;所述养殖网箱采用浮筒提供的浮力和连接铰的转动连接,实现网箱高程随水位变化的升降,在涨落潮和波浪作用下保证网箱结构的安全。
4.如权利要求1所述的一种利用海上风电导管架基础结构的半浮式养殖网箱,其特征在于,所述半浮式养殖网箱的网衣设置设预应力缆索和网衣;网衣布置在预应力缆索上,网衣最下端设置若干沉子;通过网衣上的预应力缆索和网衣底部的沉子,保证网衣表面张紧,防止发生折叠。
5.如权利要求1所述的一种利用海上风电导管架基础结构的半浮式养殖网箱,其特征在于,养殖网箱的框架的侧面设置靠泊护舷和网箱平台栏杆而能靠泊船舶,运维人员在船舶靠泊后能登上网箱平台,可以进行投放鱼苗、喂料饲养、网衣清洗、成鱼捕捞工作;所述连接架上设置梯,风机运维人员能由网箱框架处登上,并再经过所述梯登上风机基础。
6.如权利要求1所述的一种利用海上风电导管架基础结构的半浮式养殖网箱,其特征在于,养殖网箱借助海上风机发电产生的电能降压后的站用电源,配置自动投喂系统、自动洗网机、收鱼泵及赶鱼装置、实时监测系统,实现智能化、自动化养殖;且涉水的养殖设备电压降至安全电压以下,保证运维人员和鱼类安全,满足智能化养殖需求。
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