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国内外先进的海水网箱系统

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随着现代科学技术的进步和海水网箱工程技术的发展,目前世界上已开发出多种结构型式的海水养殖网箱,其中典型的网箱系统有挪威的PE圆形重力式网箱、钢结构板架式网箱、张力腿网箱,美国的碟形网箱、锚拉式海洋圆柱网箱,瑞典的Farmocean网箱,日本的船形网箱和高性能橡胶挠性网箱,日本和我国台湾省的浮绳式网箱,以及不同控制方式的升降式网箱等。

鲍养殖沉式网箱鲍养殖沉式网箱
















1.PE或HDPE圆形重力式网箱

该养殖网箱按其系统组成,可分为框架系统、网衣系统和锚泊系统三部分。所谓的PE圆形重力式网箱,是指网箱的框架系统是由PE(聚乙烯)管材和PE连接件组装而成,并且主要依靠下挂沉石的配重来保持网衣箱体形状的养殖网箱系统。
PE圆形重力式网箱结构与固泊系统PE圆形重力式网箱结构与固泊系统












PE圆形网箱是20世纪70年代初挪威HelgelandPlast公司首先研制的,该网箱利用PE材料的耐海水腐蚀、柔弹性和允许随波浪形变等特性,可在恶劣海况环境下使用,具有较好的抗风浪能力。此外,由于该网箱框架系统采用PE管材,很容易实现构造均一的圆形结构型式,这使得该网箱不仅具有受力状态好和操作管理方便的特点,而且具有使用寿命长及单位养殖水体成本和折旧费低的竞争优势。目前世界上除挪威外,还有智利、苏格兰、韩国等均生产和使用该网箱。我国自1998年海南省从挪威引进PE圆形网箱以来,加快了大型抗风浪深水网箱的研发步伐,国内的科研院所、高校与企业联合攻关,不仅实现了该结构网箱的国产化生产,而且针对引进挪威网箱在我国海区使用中存在的问题,采用自主开发的HDPE(高密度聚乙烯,综合性能优于聚乙烯)管材,在网箱结构设计、网具扎制和锚泊固定方式上进行了多项创新性改进,形成了具有自主知识产权的抗风浪深水网箱设计与制作技术。目前HDPE圆形网箱已成为我国深水网箱养殖的主导产品。国内已有10余个厂家生产该类网箱,养殖用户可根据海区条件、养殖规模、养殖品种等选择配置网箱设施。

2.钢结构板架式网箱

挪威的钢结构板架式网箱是由主桥道、双体浮筏、悬臂支架及连接结构组成。主桥道采用高强度的不锈钢构件,其下连接两排泡沫塑料浮筒或聚乙烯管。由于该网箱设有中间的车辆通道,便于实现机械化操作。网箱结构如图所示。

3.张力腿(TLC网箱)

张力腿网箱(TLC网箱),是挪威近年来研制的另一种新型网箱。网箱由坛子形网衣箱体、张力腿和锚碇系统组成。坛子形网衣箱体是TLC网箱的主体,由圆锥形的肩颈部和正六角柱形网身组成,由拉链连接,以利鱼苗放养和成鱼收捕。放养和收捕时,把肩颈部取下,将网身置于类似柔性圆柱形网箱的箱架中固定后操作。网箱肩颈部的颈部由高密度聚乙烯材料的浮性圆形环管和圆柱形网衣组成,顶部有盖网,盖网与颈部网衣由拉链连接,方便操作,肩部是六面体圆锥形网衣。肩颈部依靠浮性圆形环管的浮力作用漂浮于海面。网身呈正六角柱体,网身设有软性上纲绳和下纲绳,上纲绳的6个角上各系有1个塑料大浮筒,以便在水中支挂网身和固定形状。下纲绳的6个角通过悬挂在其下方张力腿的吊举结构,与下锚浮筒相连接。张力腿由6根纲索构成,将网身与锚碇相连。在遇到较大风浪时,依靠水流作用顺流偏移,自动下沉到水面以下,从而在一定程度上减轻波浪的冲击。至今该结构网箱已经受11.7m浪高强大风浪的考验。网箱直径16~28m,网衣箱体高度9~18m,养殖水体1800~10000m3,形成多种规格的系列产品。该网箱造价较高,挪威Refa公司生产的1800m3水体的TLC网箱,报价为4万欧元。

钢结构板架式网箱钢结构板架式网箱
TLC网箱结构与工作状态-1TLC网箱结构与工作状态-1































TLC网箱结构与工作状态-2TLC网箱结构与工作状态-2



















4.碟形网箱

碟形网箱是美国OceanSparTechnology公司研制的一种双锥形钢结构框架网箱,又称海洋站网箱或中央圆柱网箱。该网箱由直径1m、长16m的钢管作为中央立柱,中环由12根钢管组成周长80m、直径25.5m的十二边形,再用上下各12根Dyneema绳索与立柱两端相连,采用高强度Dyneema网衣材料,拉紧后呈双锥碟形,抗流能力可达1.5m/s。网衣上设有拉链式通道,可供潜水员进出。网箱顶部设有工作平台,可进行网箱检查、维护和投饵等工作。网箱容积3000m3。利用中央立柱的充排气与充排水和下挂15t重的沉石,实现网箱整体的快速升降。该网箱系统的造价亦较高,我国浙江省嵊泗引进的碟形网箱的价格为12万美元/个。该网箱经国产化研究,由浙江飞鹰集团生产制造,目前国内亦有少量应用。
碟形网箱结构碟形网箱结构

















5.锚拉式海洋圆柱网箱 锚拉式海洋圆柱网箱也是由美国OceanSparTechnology公司研制的。该网箱由4根15m长的钢质圆柱和8条80m长的纲索围成,圆柱靠锚和网衣拉紧直立固定。网衣采用高强度Dyneema材料制作。
锚拉式海洋圆柱网箱锚拉式海洋圆柱网箱











6.Farmocean网箱 该网箱是由瑞典的Farmocean公司于1985年首次研制的。整个网箱系统可分为上、下两个部分。下部为网箱主体,由2个六边形圆台在主浮环处垂直复合而成,呈坛子形状。上圆台装有浮管的6根辐条与主浮环连接,形成网箱框架。经防污处理的无结网衣绷紧于框架和纲索之间,并开有输鱼通道口,便于鱼苗的输送和转移。在网箱的底部外圈设置一沉环,通过吊绳与主浮环相连,沉环提供适当的重力,与主浮环和浮管的浮力相对应,用以稳定网箱和调节其下潜深度。同时通过绳索与主网箱底部纲索张紧,又可防止网箱在海流中的变形。网箱系统的上部是一个可打开的六边形锥形网盖,其6根辐条与主箱体的辐条相对应,通过连接装置将网盖与主箱体连接起来,形成封闭系统。打开网盖,并用绞机收绞网衣,即可完成起捕工作。在网盖的顶部还设有工作平台,装有微机集成监控和自动投饵系统,并配备风力发电机、航标灯和其他辅助设备,可在线监控水环境、波流变化和鱼类状态。工作平台上设有可转动的通道,方便日常检查和维护。网箱整体结构如图所示。其锚泊方式采用重型三点锚碇系统,有利于网箱系统的稳定。网箱容积有2500m3、3500m3、4500m3和6000m34种规格。
Farmocean网箱结构
Farmocean网箱结构















7.船形组合网箱 该网箱是由日本石桥公司开发的一种组合式网箱,网箱框架主体是由防腐材料(如高性能橡胶)制成,每组6个箱体,每个箱体为15m×15m。箱体之间设有3m、2m、1m的通道。固定点在船头一端,类似船舶抛锚一样,可顺波流方向任意旋转,抗浪高可达4.3m。该网箱的结构如图所示。
船形组合网箱船形组合网箱












8.浮绳式网箱 网箱系统由主缆绳、浮子、主浮绳、浮体、主锚绳、铁锚、副缆绳和副浮绳组成。2根主缆绳系缚若干个浮子制作成主浮绳,按设定的间距平行排列,两端分别通过浮体连接主锚绳和主铁锚,拉紧固定。将多根副缆绳系缚浮子制成副浮绳,两端分别与2根主缆绳相连接,网衣箱体系扎在每个由主、副浮绳构成的框架单元上,每个单元的四角处经由主浮绳分别连接副锚绳和副铁锚,拉紧固定,形成多个方形柔性框架网箱单元,串联排列于主浮绳之间,形成浮绳式网箱。主、副浮绳间距取决于所设计的每个网箱单元的规格,如每个网箱单元为6m×6m×6m,主、副浮绳间距即为6m。目前我国南方使用的浮绳式网箱每个单元的规格已达到13m×13m×8m。主浮绳一般采用尼龙或聚丙烯绳索,绳索直径根据每个网箱单元的大小和数量的不同,一般在30~60mm,副缆绳的直径一般为主缆绳的1/2以上,主、副铁锚的重量依据浮绳式网箱的规模,一般在200~400kg。我国于1999年开始试验,目前在我国的浙江、福建和广东沿海应用较多,总数约1300个。
浮绳式网箱-1浮绳式网箱-1















浮绳式网箱-2浮绳式网箱-2
















9.升降式网箱 利用波高随水深的等差增加而呈等比衰减的波浪理论,将网箱沉降到水下一定深度水层,是网箱抗风浪的重要技术措施。此外,利用网箱的升降技术,还可以有效躲避赤潮、表层污染和水面漂浮物等,可大大提高网箱养殖的安全性。随着网箱升降控制理论和技术的发展,目前世界上已开发出有多种型式的升降式网箱。除前文所述的TLC网箱、碟形网箱、锚拉式海洋圆柱网箱和Farmocean网箱具有可升降功能外,较典型的升降式网箱还有挪威的潜网网箱(PE或HDPE圆形升降式网箱),俄罗斯和日本的钢结构升降式网箱等。 (1)PE或HDPE圆形升降式网箱:该升降式网箱是在PE圆形浮式网箱的基础上开发的,因此,网箱的外形结构与浮式网箱基本相同。挪威采用的升降式控制方式是,利用潜水艇工作原理,将网箱框架内、外圈浮管空腔按设计要求分隔为多个水舱。打开进水口和排气口阀门,网箱进水口一端首先潜入水中,依靠压力差的作用,浮管空腔逐步排气进水。直到网箱的总沉力大于总浮力时,网箱完全潜入水中,并依靠网箱锚泊四角浮体,通过网箱系缚绳索产生的向上分力与网箱沉力再次平衡后,网箱处于水下一定深度水层。当需要网箱上浮时,利用空压机向浮管内充气,将浮管内的海水逐步排出,网箱则逐步浮出水面。此种控制方式的缺点是,网箱下潜和上浮过程比较缓慢,而且下潜和上浮中网箱始终处于倾斜状态(如下图)。
此外,网箱的阀门均靠手动控制,因此,需要网箱下潜时,必须开船到网箱上进行操作。最近,中国水产研究院黄海水产研究所和福建省海洋水产研究所等单位,对该网箱的升降控制技术亦进行了较深入的研究,并开发出2种新的控制方式。一种是通过在网箱底部中央增加一个控制浮筒和沉石,实现网箱整体的平稳升降;另一种是通过一个由太阳能电池板、GSM或GPRS(移动通讯)模块、控制传感器、控制阀门和充气(真空)泵等组成的自动控制系统,实现网箱平稳升降的远程控制。该控制系统通过一浮体始终设置于海面以上,操作人员可在移动通讯网覆盖范围内,利用手机短信指令,远程控制网箱的升降(如下图)。 

(2)俄罗斯钢质升降式网箱:该网箱的主体部分呈六棱柱体结构,其上下部分与美国的碟形网箱类似。实际上即是国内根据美国碟形网箱发展的一种拟碟形网箱,即在碟形网箱的中间增加一段柱体结构,扩大了网箱中间部分的容积,其结构如图所示。网箱的升降是靠网箱罩形网状主框架、平衡块和配重链来控制的。网箱罩型网状主框架位于网箱的上部,为六边形结构,分两个部分,上半部为网状的全封闭腔体,下半部为环装结构的可进排水的环状浮体,构成了网箱的框架结构。主框架下半部分的环状结构浮体上装有排气和进排水管道,其进排水口是与海水相通的。当从网箱工作平台上通过气管向网箱主框架下部环状结构中充气时,通过排水口海水排出;当总浮力大于总沉力时,网箱上浮。同样,需要网箱下潜时,打开排气阀,海水从进水口进入,充满整个环状结构,当浮力小于沉力时,网箱下潜。下潜中,下面的悬挂铁链非常重要,当铁链接触海底时,铁链的下沉力逐步消失。当达到平衡状态时,网箱处于水下一定深度水层,否则网箱将整体沉到海底。网箱底部平衡块的重量需要根据网箱的总浮力和选择的配重链的重量确定,以保持浮沉力之间的平衡。该网箱的养殖水体可达3000m3,并具有耐流性能好和升降方便等特点。
挪威PE圆形潜网网箱升降过程挪威PE圆形潜网网箱升降过程











国内研制的远程控制升降式网箱国内研制的远程控制升降式网箱














俄罗斯钢质升降式网箱结构俄罗斯钢质升降式网箱结构

















(3)日本钢结构升降式网箱:日本的钢结构升降式网箱实际上就是一种钢管结构的方形网箱,只是在网箱框架4个边的下方各设有可调节浮沉力的升降气囊(如下图)。气囊采用高强度橡胶制作,每个气囊上均装有进排气管路和进排水口,输气管路的一端与气囊连接,另一端与气路分配器连接,并汇集成输气管束通到海面。网箱在实施升降操作中,必须使用气路分配器,以保证各升降气囊进排气均匀,实现网箱的均衡升降。在气路分配器的每个输气管中,均设置可手动或自动调节进排气的阀门装置,以调节网箱升降速度、水中水平位置的高低等。网箱的四角还各设有一个大浮体与网箱框架相连,通过预设浮体与网箱框架间系缚绳索的长度,控制网箱的下潜水深。即当网箱下潜到预定水深时,4个浮体产生向上的浮力与沉力平衡,使网箱悬挂在水下一定深度的水层。
日本钢结构升降式网箱日本钢结构升降式网箱

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