CN207305777U - 群锚单点系泊与多点系泊结合的超大型柔性网箱 - Google Patents

Abstract

群锚单点系泊与多点系泊结合的超大型柔性网箱，其特征是将网箱做成多边形，毎个角点放置浮力柱，浮力柱一端为内置铜网的框架，另一端为压重舱，浮力柱底部为注砂压载舱，浮力柱相间采用单层或双层塑料网衣总成及铜网，压重舱的吊耳连接外系泊系统，中心塔柱总成底部重型吊耳，通过拉杆与悬挂盘相连，悬挂盘下挂多条重型锚链，中心塔柱总成底部与浮力柱底部相连连杆上铺设铜网，本实用新型不但解决了大型网箱抗风浪能力不足缺陷，同时也解决了网箱管理及防治污损生物的难题。

Description

群锚单点系泊与多点系泊结合的超大型柔性网箱

技术领域

本发明涉及群锚单点系泊与多点系泊结合的超大型柔性网箱，不但能解决大型网箱抗风浪能力不足缺陷，同时也解决了网箱管理及防治污损生物(亦称附着生物)难题。本技术属海洋工程领域。

背景技术

目前由挪威引进的高密度聚乙烯简称HDPE制作的网箱已成为主流，但有严重的缺陷：

1.不适应海流的冲击，据观察海流速度仅达0.257m/s时就可能发生变形。

2.沉浮式HDPE网箱虽然通过HDPE制作的管式框架，通过设置注/排水管，在台风袭击前可潜于一定深度，规避水面最大的波浪冲击，但从实践来看这种网箱抗风浪能力，并不如介绍那样理想，自2011年以来，台风所到之处均全军覆没，损失极为严重。

我们认为这种全局性的破坏根源在于：

1.基础及系泊系统技术的缺失，如基础系泊力太小，没有配套的弹性减力卸力措施等。

2.HDPE网箱构件的的强度及刚度太差，就强度而言，HDPE材料不到最普通的A3钢1/10，弹性模量不到钢的1/200，如不使用加强措施，作浮管可以，但作受力框架强度及刚度不足。

3.结构的稳定性太差，网箱尺寸较大时就更突出。

4.结构体系落后为重力式，与海洋石油浮式体系发展方向相距太远。

因此，从这四方面改进，深水网箱才能走出台风阴霾。

在解决HDPE整体的稳定性差的缺陷上，国际、国内专家都有共识，即应采用柔性或准柔性结构，所谓准柔性即各构件间有一定位移，下面是国际、国内专家已做的例子：

A.普利司通(bridgestone)网箱，为挪威及爱尔三大类型深水网箱之一，特点是整个网箱系统由具有一定强度的橡胶管(汽车轮肽材料)和钢材制作的连接结构组成，网箱整体有很好的柔性，具有较好的抗风浪能力，以及较好的外形保持性。网箱抗流0.5米/秒，抗浪5米，是典型的刚柔结合准柔性网箱。(详参考文献[1])

B.中国水产科学研究院黄海水产研究所林德芳，关长涛等专利“柔性联接网箱框架”公开(公告)号：CN1271925C提出了“针对现有技术中的方形或多边形结构网箱框架拐角刚性连接方式存在的应力集中和剪切破坏点，而导致网箱抗风浪能力差的技术问题，提供一种柔性联接网箱框架，其特点是：所述的主浮管至少有4段独立的直主浮管，并通过连接件将各直主浮管首尾依次活动连接为一体，并使各段直主浮管可相对运动，构成至少有四边的多边形网箱框架。使组成网箱框架的各边可各自独立地随波浪运动，以提高方形或多边形结构网箱的整体抗风浪能力”(详参考文献[2])

虽然林德芳，关长涛等人专利最终选择放弃，但其作出的努力是令人敬佩的。

本专利发明人在柔性，准柔性网箱上有系列的专利，其中“自系泊柔性连接张力腿式抗风浪网箱”专利号：ZL 201520614048.1(详参考文献[3])，提出了浮力构件与浮力构件，浮力构件与浮力筒连接均用柔性或铰接连接的方案，无疑有极好的抗风浪性能，“免换网或易换网自系泊多边形张力腿柔性网箱”专利号：ZL 2016 2 0692167.3(详参考文献[4])，提出了以多边形张力腿柔性网箱型式，解决大型或超大型网箱结构方案，并提出了用免换网或易换网方式，解决网箱养殖防污损生物的附着难题。

此外，本专利发明人在新型单点系泊研发成果可应用于网箱工程，如已授权专利“深水系泊柱”ZL2013 2 0616701.9(详参考文献[5]，提供了抗风浪柱式海洋结构设计方法，该专利在国际上最先提出的浮力柱概念及自由悬重的应用，极具独创性及先进性，为解决抗风浪柱式海洋结构奠定了基础，已授权专利“群锚系泊向波性随水位涨落升沉高稳性抗风浪海洋建筑”ZL201620692212.5，提供一种有向波性、可随水位涨落升沉、高稳性、抗风浪海洋建筑，这样的海洋建筑加以延伸，结合前述的网箱专利，有望最终实现网箱大型化、实用化、产业化，使我国网箱工程与国际的大型化潮流接轨。

参考文献

[1]“走进挪威和爱尔兰深海网箱养殖”来源：水产前沿 发布时间：2011/2/11

[2]“柔性联接网箱框架”公开(公告)号：CN1271925C发明人：林德芳，关长涛，黄文强，黄滨，尉云乐，专利权人：中国水产科学研究院黄海水产研究所

[3]“自系泊柔性连接张力腿式抗风浪网箱”

专利号：ZL 201520614048.1发明人：古国维

[4]“免换网或易换网自系泊多边形张力腿柔性网箱”

专利号：ZL 2016 2 0692167.3发明人：古国维

[5]“深水系泊柱”专利号：ZL201521074092.4发明人：古国维

[6]“群锚系泊向波性随水位涨落升沉高稳性抗风浪海洋建筑”

专利号：ZL201620692212.5发明人：古国维

发明内容

为了在网箱抗风浪、耐海流，解决污损生物的附着难题，以及建造大型网箱上有更安全、更可靠、更适用方案，本技术方案是：

1.将网箱做成多边形，本发明以六边形方案说明，每个角点放置浮力柱，浮力柱设置注/排水管阀及注/排气管阀以调节浮力，浮力柱一端为内置铜网的框架，另一端为平衡内置铜网框架重的压重舱，压重舱内放置重介质，浮力柱底部为注砂压载舱，浮力柱相间采用单层或双层塑料网衣总成及铜网，采用双层塑料网衣时外为防鲨网，内为养殖网，同时塑料网衣部分用高强缆绳，铜网部分用内置铜网的框架总成把各浮力柱连接起来，平衡内置铜网框架重的压重舱的吊耳连接外系泊系统，外系泊系统应使用悬链线锚泊系统，使用的锚优先采用锚式链节+大拉力锚总成，即用锚链将锚式链节与大拉力锚连接集成使用，同时，浮力柱上部与中心塔柱总成间，用抗轴向屈曲连杆连接，浮力柱底部挂接在中心塔柱底部连杆拉环上，中心塔柱总成底部为注砂压载舱，其余空间分隔为若干层，各层间楼梯 条重型锚链，中心塔柱总成底部与浮力柱底部相连连杆上铺设铜网，其重量由连接中心塔柱总成的拉索平衡，在适合靠泊位置可设置浮桥连通中心塔柱顶部甲板，具体设置依海流主流向及风主风向而定。

2.上述的浮力柱底部均为注砂压载舱，及中心塔柱总成底部注砂压载舱，其作用是使柱体重心在下浮心在上，能自浮自立，浮力柱底部注砂压载舱，及中心塔柱总成底部压载舱均设电动阀，以必要时排砂调重。此外，浮力柱设置的注/排水管阀及注/排气管阀，也可用于以调节浮力柱及整个系统浮力。

3.上述的浮力柱上部与中心塔柱总成间，用耗能型抗轴向屈曲连杆，是指连杆中央设置一块浮板，以改变其长细比以避免屈曲。与浮力柱上部相连一端则设计为活塞杆耗能装置，这样浮力柱周向缆绳，径向活塞都能活动，大大有利于卸力减力。

4.相对专利“深水系泊柱”ZL2013 2 0616701.9(详参考文献[5])及“群锚系泊向波性随水位涨落升沉高稳性抗风浪海洋建筑”ZL201620692212.5，本发明的自系泊采用悬挂盘下挂多条重型锚链方式，使用结节型锚链，其锚结节可使用铁矿石环氧混凝土或铸铁，下挂的多条重型锚链使中心塔柱及整个系统处于设定水深，又能随水位升沉，关键是系统产生的净浮力，与下挂的多条重型锚链泥面上段锚链重量平衡，假定退潮，系统浮力减少，锚链就会局部落泥维持平衡，涨潮则反之。这样，无论自系泊或外系泊都有极好的减力卸力功能。

本发明的优点是结构合理，网箱以自系泊浮力柱弹性系统为基础，安全性好，图12、图13中清楚表达了本发明在利用海洋工程公知知识上的优势，图12表达了结构顺应式平衡，图13中表达塔柱形结构受力优点。因铜网不长污损生物，能始终保持海水流动通畅，使网箱保持水体的良好交换，采用本发明铜网与塑料网相间布置方式，为不换网及开发与国际接轨的大型或超大型网箱创造了条件。

附图说明

图1是本发明平面示意图；

图2是图1中的1-1剖视图，表述了本发明竖向构造示意图；

图3是图1中的A放大图，表述了本发明浮力柱与平衡压重舱、内置铜网的框架总成、上部径向连系杆总成、单层或双层塑料网衣总成相互关系；

图4是图3中的2-2剖视图，表述了内置铜网的框架构造及单层或双层塑料网衣总成间相互关系；

图5是图4中的1剖视图，表述了内置铜网框架的方管骨架剖面放大图；

图6是图2中的B放大图，表述了浮力柱总成上部径向连系杆支座示意图，可看出与抗轴向屈曲连杆连接，通过弹簧阻尼耗能结构；

图7是图2中的C放大图，表述了中心塔柱总成上部径向连接座示意图，可看出与抗轴向屈曲连杆连接，通过铰接结构；

图8是图2中的D放大图，是上部径向连系杆总成轴测立体图；

图9是图2中的E放大图，是浮力柱总成底部连接，及相连部件轴测立体图；

图10是图2中的F放大图，是结节型锚链测立体图；

图11是系统系泊示意图，可看出外系泊的锚式链节+大拉力锚总成；

图12是图11中的G放大图，表述了锚式链节+大拉力锚总成构造示意图；

图13是顺应式平衡示意图，可看出外力P使系统产生顺时针力矩，但浮力F 使系统产生逆时针力矩，使其复位；

图14是随深度结构受海流力变化示意图，可看出塔柱形结构受力优点。

其中：1.浮力柱总成，101.柱壳体，102.中心柱，103.中心柱上吊环，104.上部径向连系杆支座，105.中心柱下吊环106.注/排水管阀，107注/排气管阀108.排砂应急电磁阀，109.浮筒注砂压载舱，2.平衡压重舱，201.外系泊吊耳3.外系泊缆，301.系泊锚或桩，4.中心塔柱总成，401.塔柱体，402.塔柱顶盖，403.塔柱甲板，404.塔柱注砂压载舱，405.重型吊耳，406.径向连系杆连接座，407.拉索挂环，408排砂应急电磁阀，5.上部径向连系杆总成，501.连系杆体，502.抗屈曲浮块，503.连系杆饺接头，504.连系杆弹簧阻尼型接头，6.下部径向连系杆总成，601.杆体，602.拉环，603.卸扣，7.内置铜网的框架总成，701.框架的方管骨架，702.填充的泡沫塑料，703.挂接网衣立柱支承座，704.挂接网衣立柱，8.侧壁铜网衣，9.单层或双层塑料网衣总成，901.塑料防鲨网，902.塑料养殖网上连片状网衣，903.网衣的竖形条状浮子，10.网箱底部环向网衣系结杆11.网箱底部底部铜网衣，12.浮筒间拉结杆，13.拉索，14.拉索张紧器，15.拉杆，16.悬挂盘，17.结节型锚链总成，1701.锚结节，1702.连接环，18.自系泊锚或桩，19.外系泊的锚式链节+大拉力锚总成，1901大拉力锚，1902.锚式链节，1903.连接锚链。

具体实施方式

在陆上完成浮力柱总成1、平衡压重舱2、内置铜网的框架总成7、上部径向连系杆总成5、及下部径向连系杆总成6的建造，这些与本人系列网箱专利的构件类似，都是常规的钢结构作业，但与陆上房屋钢结构作业相比，要求要高一些，有些构件有密闭性要求，要求制作时应严格遵守建造程序，材料选择上应选择可焊性好的钢材，在焊接环节上应有完善的焊接程序，焊缝检测程序，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。

中心塔柱总成4是大直径高耸结构，其建造要参考海洋石油单柱平台SPAR经验，可先将塔柱分成几段，每段一层半高，每段按油罐立式建造，然后用吊车吊放在水平架上拼对后把接口焊上，本发明将上部径向连系杆总成5，及下部径向连系杆总成6与中心塔柱总成4的连接设计为饺接，因此，可将上部径向连系杆总成5，及下部径向连系杆总成6的连接螺栓先松开，然后与中心塔柱总成4折叠放在一起，拖上驳或直接考虑浮运。这类特殊结构，建造及安装，尤其是海上安装可行性及费用起决定因素，因此，实施时应选好作业方，由作业方及设计方共同拟定安装方案，依安装要求作些相应的修改，如参考海洋石油单柱平台SPAR经验的浮拖，中心塔柱进出口就应设为水密门，顶层甲板全部窗户就应为水密窗，底部塔柱注砂压载舱404应设置适配重量的气囊浮托，以便松开气囊浮托中心塔柱总成4能水中直立等。

本发明自系泊采用悬挂盘下挂多条重型锚链方式，并使用结节型锚链，其锚结节可使用铁矿石环氧混凝土或铸铁，海洋石油钻井船的悬链线锚系泊，都使用重型锚链方式，其铺设方法可参考他们成熟经验，用本人专利发明结节型锚链，其锚结节使用铁矿石环氧混凝土或铸铁制造，可大大降低成本。

侧壁铜网由内置铜网的框架总成7准备，及底部铜网要准确放样裁制，以做成 一块一块的为好。

进入海上安装时，首先由浮吊将外系泊锚或桩19，及自系泊锚或桩18沉放入设定的海床位置，端部挂上标志浮球。

首先按上述方法将浮拖或驳运至安装点的中心塔柱总成4放入水中，通过松开气囊浮托，使中心塔柱总成4能水中直立。然后通过外挂重物，或中心塔柱总成4设置安装用注/排水管阀，及在注砂压载舱404上设一压载水舱，往塔柱内压载水舱注水，使中心塔柱总成4下沉一定高度，再挂上重型系泊锚链17，去除外挂重物，或排干压载水舱水，这样结构处于图13所示张力状态，实现顺应式平衡。

解开缚掷在一起的上部径向连系杆总成5，及下部径向连系杆总成6，由于拉索13的设计，下部径向连系杆总成6可固定，上部径向连系杆总成5由于有抗屈曲浮块502，它可浮飘在水面。

浮力柱总成1，两两一组投放，与外系泊缆3挂上，通过浮力柱设置注/排水管阀及注/排气管阀动作以调节浮力，在潜水员辅助下将中心柱下吊环105，与下部径向连系杆总成6的拉环602用卸扣603连起来，水面上则把上部径向连系杆总成5与浮力柱总成1固定。

最后挂上塑料网衣总成9，底部铺上铜网总成11，至此，群锚单点系泊与多点系泊结合的超大型柔性网箱即告完成。

可以看出上述安装方法不占用大场地，不动员大设设设备所独具的优势，充分体现了发明人海洋工程实践经验，据最新报道，中国为挪威造110m直径的″超级渔场″造价4.2亿人民币，用本发明，同样大小的专利型″超级渔场″，造价为其零头，即0.2亿人民币即可，造价按单位面积比较计算，略低于现流行的新料制高密度聚乙烯网箱HDPE，是一款真正为养殖户打造的与国际接轨的超大型网箱。

本发明采用了多项本人已授权的专利，并已公示，因此，在实施时建议参考相关专利以了解更多细节。

Claims (4)

1.群锚单点系泊与多点系泊结合的超大型柔性网箱，其特征是将网箱做成多边形，每个角点放置浮力柱，浮力柱设置注/排水管阀及注/排气管阀，浮力柱一端为内置铜网的框架，另一端为平衡内置铜网框架重的压重舱，浮力柱底部为注砂压载舱，浮力柱相间采用单层或双层塑料网衣总成及铜网，采用双层塑料网衣时外为防鲨网，内为养殖网，同时塑料网衣部分用高强缆绳，铜网部分用内置铜网的框架总成把各浮力柱连接起来，压重舱的吊耳连接外系泊系统，外系泊系统使用悬链线锚泊系统，并采用锚式链节+大拉力锚总成，同时，浮力柱上部与中心塔柱总成间用抗轴向屈曲连杆连接，浮力柱底部挂接在中心塔柱底部连杆拉环上，中心塔柱总成底部为注砂压载舱，其余空间分隔为若干层，各层间楼梯连系起来，中心塔柱总成底部重型吊耳，通过拉杆与悬挂盘相连，悬挂盘下挂多条重型锚链，中心塔柱总成底部与浮力柱底部相连连杆上铺设铜网，其重量由连接中心塔柱总成的拉索平衡。

2.根据权利要求1所述的群锚单点系泊与多点系泊结合的超大型柔性网箱，其特征是上述的浮力柱底部均为注砂压载舱，中心塔柱总成底部注砂压载舱，浮力柱底部注砂压载舱，及中心塔柱总成底部压载舱均设排砂电动阀。

3.根据权利要求1所述的群锚单点系泊与多点系泊结合的超大型柔性网箱，其特征是上述的浮力柱上部与中心塔柱总成间，用耗能型抗轴向屈曲连杆连接，与浮力柱上部相连一端为活塞杆耗能装置。

4.根据权利要求1所述的群锚单点系泊与多点系泊结合的超大型柔性网箱，其特征是自系泊采用悬挂盘下挂多条重型锚链方式，使用结节型锚链，其锚结节可使用铁矿石环氧混凝土或铸铁。