CN205093368U - 用于集群式系泊的沉浮可控浮筒式系泊系统 - Google Patents
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Abstract
用于集群式系泊的沉浮可控浮筒式系泊系统，采用海洋石油单点系泊中的预张垂直式结构，有巨大富余浮力的浮筒，通过连接链连接首尾有转环的转换杆总成1上，再通过连接链连接到另一转换杆总成2上，转换杆总成2下端连接缆系结在中心基础上。浮体的系泊缆系结在连接托盘1的吊耳上。悬链线锚群的锚系结在连接托盘2的吊耳上，浮筒用分隔板把浮筒分为永久浮力舱及可变浮力舱，永久浮力舱填充塑料发泡体，可变浮力舱装置进/排水管阀及注/排充气球管阀，浮筒顶设置带灯光的不锈钢塔架，浮筒顶处于最低天文潮水面下。悬链线锚群之锚体可用桩或重块代替，一套本实用新型系泊系统可系泊多个网箱，形成集群式系泊，这样就大大地降低了使用成本而利于推广。
Description
技术领域
用于集群式系泊的沉浮可控浮筒式系泊系统，是一种专门为解决养殖网箱系泊缺陷的新技术新装备，同时可广泛应用于海上浮体，如浮式平台等的系泊，属海洋工程领域。
背景技术
网箱养殖是海洋经济的重要部分，目前由挪威引进的高密度聚乙烯管材制作的重力式网箱(简称HDPE)迅速发展，在黄渤海，东海，南海，都有大量养殖户使用，这种网箱从引进至今近二十年间，系泊系统都没得到根本解决。海南省海洋与渔业厅2011年12月1日签发的琼海渔办〔2011〕198号文指出：
受2011年第17号强台风“纳沙”和第19号台风“尼格”的袭击，我省深水网箱养殖业遭到毁灭性打击，损失惨重，全省2601口深水网箱中损坏2050口，其中约70％的受灾深水网箱因被台风破坏固定系统而被吹走，约30％的受灾深水网箱被风浪损毁或击沉，损失产量2.1万吨，直接经济损失7.63亿元。临高和澄迈的深水网箱几乎全军覆没，临高损失的深水网箱占全省总量的78.8％海南省海洋与渔业厅在2011年12月1日的琼海渔办〔2011〕198号文指出，这是工程设计技术欠缺的后果。
海南省海洋与渔业厅发文指出HDPE网箱在12级台风、5m浪高、1m/s流速、15m水深的海况条件下，单口网箱的总阻力约为8.31吨，单组(4口)网箱的总阻力为33.25吨，单根锚绳力为8.13吨。锚绳垂直受力为2.44吨，也就是说在上述条件下产生的“拔桩力”为2.44吨。根据网箱总阻力对锚绳力的基本要求，分别推导出铁锚、水泥墩锚、桩锚三种固定系统12级台风时的安全规格参数：
表1深水网箱不同锚固方式的安全要求
实现上表要求并不容易，锄头锚800kg加上足够长度的铁链才起作用，一是价格不菲，二是投放困难。水泥墩锚体积1.5m3重量3.75吨，在淤泥中拖曳力小(压重乘摩擦系数)，加之由陆上预制场到海上投放都不易，涉及吊船，安装费就高，桩锚长4.5m，桩直径40cm，垂直楔入，但这长度，直径的桩如何打？能上打桩船吗？显然用不起。因此，存在着如何实现上述要求的技术问题。
海洋石油在系泊浮式生产储油轮(简称FPSO)，即集贮油，加工，外输为一体的海上巨无霸(船吨位小则几千吨，大则十几万吨)时，采用了另一类系泊技术，其中两点或多点系泊最具参考价值，这是一种本质上古人“以柔克刚”哲理的技术，避免“硬踫硬”强劲有效弹性缓冲作用既减小了基础受力，也減缓了对浮体的冲击。中海油曾恒一院士、吴思及范模高工等最早在“两点式系泊装置”专利号ZL95205025.0，介绍了应用于浮式生产储油轮的浮筒式系泊系统，只是很可惜网箱养殖业一直没人研究这个技术。
该系泊系统原理是：巨大浮力的浮筒由缆索固定在有足够抗拔力的基础上，浮体如船舶，浮式平台等的系泊在浮筒上，假定风，浪，流共同作用下产生的系缆力，使浮体产生偏离，相应的倾复力矩为顺时針方向，浮力则产生逆时針方向的恢复力矩，二者正好反向，即浮力会反向作用使它回到平衡点，从而实现动态平衡，这就是顺应式平衡的原理。海洋石油开发中已广泛成功地将此原理应用于工程实践，典型的如单点系泊，张力腿式平台等，参考专利文献中所列几个发明，同样应用了这个原理。
本专利发明人依据长期在中海油主持海洋工程开发的经验，以浮式生产储油轮的两点或多点系泊理论为基础，对装备本身进行改造，使其走出海洋石油高技术，高投入的框框，实现实用化，民营化，普及化，用我们技术实现同样的系泊功能，达到同样的系泊力，成本不到海洋石油建造的1/10，本专利发明人已授权专利“树状单点系泊系统”专利号ZL201420521171.4就是实现实用化，民营化，普及化的一种努力，本专利将在此基础上作进一步改进，特别改进海上安装的可控性，及降低使用成本，无疑，我们的技术对当前网箱养殖是极具意义的。
参考专利文献
[1]“深水系泊柱”专利号：ZL201320616701.9发明人：古国维专利权人：古国维
[2]“两点式系泊装置”专利号ZL95205025.0发明人：曾恒一吴思张尔茹贠彩芬专利权人：中海石油工程设计公司
[3]“树状单点系泊系统”专利号ZL201420521171.4发明人：古国维专利权人：古国维
发明内容
为了寻求一种安全，可靠，适用各类网箱系泊锚定的系泊系统，使网箱增加抗台风能力，本实用新型以海洋石油单点系泊(英文名为SPM)中的预张垂直式结构形式，通过整合原有的专利成果，并融合进一些新的设计，使其具有低成本，高可靠性的优点，为达到上述目的，本实用新型的技术方案是：
1.系统采用海洋石油单点系泊中的预张垂直式结构，即有巨大富余浮力的浮筒，通过连接链连接首尾有转环的转换杆总成1上，再通过连接链连接到另一转换杆总成2上，转换杆总成2下端连接缆系结在中心基础上，浮体的系泊缆系结在连接托盘1的吊耳上，悬链线锚群的锚系结在连接托盘2的吊耳上，浮筒用分隔板把浮筒分为永久浮力舱及可变浮力舱，永久浮力舱填充塑料发泡体，可变浮力舱装置进/排水管阀及注/排充气球管阀，浮筒顶设置带灯光的不锈钢塔架，浮筒顶处于最低天文潮水面下。
浮筒反常规地使用可沉浮方式，是考虑网箱养殖户没有资金使用浮吊吊装方式安装，使用可沉浮方式后浮筒下沉，利于安装悬链线锚群的锚，而不必动员高费用的浮吊。
2.可变浮力舱装置进/排水管阀及注/排充气球管阀，是浮体沉浮方法的新发明，可变浮力舱通过进排水管阀注水让浮筒下沉，以利安装悬链线锚群的锚。
完成后，通过配套的注球机将充气球从注/排充气球管阀注入可变浮力舱，让水从进/排水管阀排出。
3.为了降低成本，悬链线锚群之锚体可用桩或重块代替，其中重块可使用建筑垃圾，使用建筑垃圾不但节约成本，也有利于养殖水域的环保。
4为了降低网箱系泊成本，一套本实用新型系泊系统可系泊多个网箱，由于各网箱同一时刻处于不同的波浪相位，不会发生叠加现象。
本实用新型的优点是吸收了的海洋石油预张垂直式单点系泊系泊能力强，有强劲有效的弹性缓冲作用的优点，又融合进了浮体沉浮方法的新发明，使本实用新型更完善，结构更合理，安全性更好，可操作性更强，本实用新型将成为进军深海网箱养殖，造福渔民的可靠装备。
附图说明
图1是本实用新型结构原理示意图；
图2是本实用新型竖向结构示意图，表述了结构构件竖向布置示意图；
图3是转换杆总成1的A放大图，表示转换杆总成1结构示意图，特别表述了眼板的加强措施，及分布的吊耳结构，注意转换杆总成2与转换杆总成1完全相同，只是用途不同；
图4是转换杆总成1的1--1剖视图，表述了转换杆总成1上的吊耳布置图；
图5是本实用新型用于8口网箱集群式系泊布置平面示意图；
图6是本实用新型8口网箱集群式系泊竖向布置示意图。
其中：1中心基础，1001中心连接缆，2悬链线锚总成，2001纤维缆，2002摩擦链，2003锚，3转环，4，转换杆总成，4001转换杆杆体，4002.吊耳板，4003.吊眼，4004端板，4005水平加强板4006竖向加强板，4007眼板加强环，4008端板板眼，5浮筒吊环，6连接链，7浮体系泊缆，8.浮筒永久浮力舱，9浮筒可变浮力舱，10浮筒分隔板，11塑料发泡体，12进/排水管阀，13注/排充气球管阀，14不锈钢塔架，15网箱。
具体实施方式，
在陆上完成用于集群式系泊的沉浮可控浮筒式系泊系统三大部件建造，一是基础及悬链线锚总成，二是浮筒，三是转换杆，基础及悬链线锚总成不限于形式，所以不再讨论，但不管何种形式，都应满足设计对基础及悬链线锚的要求，即基础及悬链线锚有足够的抗拔力，并满足安装要求。
本实用新型的浮筒直径大，要自行或委托由钢板制作成管段，此时应按下顺序进行：
a.放样切割；
b.压力机卷板成型；
c.打磨剖口；
d.纵缝自动焊或手工焊制成焊接成筒状；
e.组对焊接其它附件如分隔板10、进/排水管阀、12注/排充气球管阀13；
f.焊缝检验，可用磁粉探伤抽检。
特别要指出柱身吊环5焊接的重要性，结构加工量不多，但在海详工程钢结构中却属特类构件，其重要性高于结构的梁，柱等构件，一定要保证焊缝长度及质量。至于转换杆总成属特类构件，图3已清晰表示，一定要保证各部件焊缝长度及质量，焊接人员应持合格的焊工证书，严禁无证或等级不够人员施焊，焊缝原则上要100％磁粉探伤检查。
本实用新型提供了实现高抗拔力的基础处理方法，但用重块或桩的锚链或缆索系统放置数量及位置，应以其重要性及业主要求来定，每一条锚链或缆索放置的重块或桩放置型式，材质，数量及位置也是这样考虑，例如悬链线锚总成可多于或少于8根，多于8根时二根合用一吊眼，但不论多寡均要对称放置。
海上安装与港口的系船水鼓类似，几十年沿袭至今，方法与技术都已十分成熟，无须再作详细说明。需要说明是浮体系泊点与转换杆总成4的吊眼4003连线水平夾角要小，因此，系泊缆要有足够长度，这样就充分发挥浮筒浮力作用，同时避免对基础过大的上拔力出现，过大的上拔力会增加基础处理的难度。
本实用新型浮筒可沉浮的设计，为安装悬链线锚群的锚，提供了方便，即浮筒潜入水中后，让悬链线锚群的锚从容地安放，完成后再由配套的注球机，将充气球从注/排充气球管阀注入可变浮力舱，让水从进排水管阀排出，浮筒即升起并产生预张力。
Claims (4)
1.用于集群式系泊的沉浮可控浮筒式系泊系统，其特征是有巨大富余浮力的浮筒，通过连接链连接首尾有转环的转换杆总成1上，再通过连接链连接到另一转换杆总成2上，转换杆总成2下端连接缆系结在中心基础上，浮体的系泊缆系结在连接托盘1的吊耳上，悬链线锚群的锚系结在连接托盘2的吊耳上，浮筒用分隔板把浮筒分为永久浮力舱及可变浮力舱，永久浮力舱填充塑料发泡体，可变浮力舱装置进/排水管阀及注/排充气球管阀，浮筒顶设置带灯光的不锈钢塔架，浮筒顶处于最低天文潮水面下。
2.根据权利要求1所述的用于集群式系泊的沉浮可控浮筒式系泊系统，其特征是除设进/排水管阀外，同时设注/排充气球管阀。
3.根据权利要求1所述的用于集群式系泊的沉浮可控浮筒式系泊系统，其特征是悬链锚群之锚体可用桩或重块代替，其中重块可使用建筑垃圾。
4.根据权利要求1所述的用于集群式系泊的沉浮可控浮筒式系泊系统，其特征是一套本实用新型系泊系统可系泊多个网箱，形成集群式系泊。
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