美国大豆工业海洋网箱水产养殖技术近海海水鱼类养殖网箱工程技术手册（十四）

（上接2010年第9期） VI数学模型 1．总观在2007年,应美国大豆工业协会OCAT项目的要求New Hampshire（UNH）大学机械工程部和海洋工程中心的工程师建立了一个OCAT网箱数学模型用于预测网箱的动态和静态负载。在UNH开发了用于模拟养殖系统的数学模型,使用了Aqua-FE预测OCAT系统在海洋环境下的状况。     

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(上接2012年第10期) X.沉没测试 1.概述 作为USB项目7515-在海湾建造和开发OCAT网箱(参阅Ⅷ章.OCAT设计评估和改进网箱的建造)的一部分,由New Hampshire大学制作和组装了一个海洋网箱养殖系统(OCAT).组装好以后此网箱和锚定系统在Great Bay Estuary,New Hampshire进行了开发,用了一周的时间对系统的拖曳力,水速的测量和网箱的沉没深度进行了测定.此研究的要达到的目的如下: ■用水流仪和负载传感器装配了OCAT系统和测试现场 ■ 在河流的出口处布置了网箱和锚定系统 ■ 检测了网箱内部和外部的水流速度 ■ 检查网箱的可沉没性 ■ 安装和测试水流偏转系统 UNH在他们递交给美国大豆工业协会为其USB项目7516"OCAT网箱的沉没测试(Celikkol et al,2007e)"的最终报告中记录了此项研究的结果.     

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(上接2012年第5期)Ⅸ.OCAT设计的评估和改进网箱的构建1.设计简述2007年,应美国大豆工业协会OCAT项目的的要求,New Hampshire大学(UNH)机械工程部和海洋工程中心的工程师对已有的OCAT网箱作出了他们的设计评论。     

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（上接2013年第2期） 5．数学模型 用UNH开发的名为Aqua-FE的有限元程序建立了代表OCAT系统的数学模型。Aqua—FE被用于各种不同的养殖系统的研究,并且能和物理模型的测试以及现场不同的类型网箱和锚定系统进行很好的比较。     

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5．环境（施加负载）状态 OCAT网箱和锚定系统被置于常规和非常规的波浪和水流中。对七种常规的波浪频率以及二种随机的海洋状态进行了调查研究：一种极端（风暴）和常见的（可运作的）类型的状况。运用了八种不同的水流速度从0—2米／秒（4节）进行试验。     

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5．环境（负载）状态 OCAT网箱和锚定系统适用于常规和非常规的波浪、水流的状态以及二者的各种组合状态。对七种波浪的频率及二种随机的海洋事件进行了调查：一种是极端情况（风暴）和常规类型的事件。应用了0—2m／s（4节）范围内八种不同的水流速度。最后，将波浪和水流组合进行模拟。     

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（上接2010年第10期）4.原型网箱系统的开发（1）网箱和锚定系统利用OCAT鱼类养殖箱的设计的参数,开发了网箱和锚定系统的FEA原型。用在Aqua-FE中各设计部分的参数分配如表1中所示。建造原型网箱包括捆扎件,     

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（上接2011年第1O期）4．试验的设置物理模型的试验是在NewHampshire大学JereAChaseOcean工程实验室的波浪／拖曳槽设施中进行的。实验操的长度为36．5米（120英尺），宽3．05米（10英尺），深2．44米（8英尺）。拍打型的波浪发生器能够产生单频和随机的波浪。运行架位于试验槽的顶部，可对模型进行拖曳。此比例模型在波浪和水流中进行试验。     

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对常规和非常规的波浪和水流状况的模拟结果进行处理和归类使关键的信息很容易被确认,并且能够对二种不同的网箱系统进行比较。为了能做到这点各加载网箱的重要数据首先被取出,如最大锚链的张力或网箱位移的平均值。然后就可以分别找出网箱和锚定系统加载响应和运动响应幅度因子（RAOs）。RAO是用于预测海上船只或物体可能的动态行为的规范化的响应。RAOs是一个转换函数,被定义为网箱对于波浪力响应的比例或,     

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8．总结此报告对OCAT网箱刚性框架设计的结构完整性作了分析研究。二种环境负载方案的结果被用作输入值：2．0米／秒的水流速度和风暴波浪级别时1．5米／秒的水流速度。整个网箱框架首先通过二组负载方案用梁柱的分析方法进行分析。这些负载方案包括在海洋环境状态下在网箱框架上的应力。还使用了HDPE弹性模数的保守值。第二次的分析研究了多数负载状态下时框架的稳定性。     

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7．讨论 在水流中,安装了25ram条长网具的OCAT网箱系统沉没的深度没有条长40mm的网箱深。25mm条长类型和40mm条长网的最大位移分别为15．6米和-17.3米。虽然设计的网箱是可以沉没的,但是安装40mm条长网的网箱系统上的重物链碰到了海底。假如此系统被布放在流速较高的区域内,可能需要增加网箱框架内的浮力。     

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XI铜合金网具的评估1．概述USB的OCAT网箱系统的网在设计时使用的是标准的网具编织材料。最标准的织网材料如尼龙,必须涂一层防污剂以减少海洋生物生长在上面的可能性。。这种生物污物降低了通过网箱的水流因而增加了系统的拖曳力。一种新的技术可以实质性的消除这种问题,这就是用铜合金的网具。此合金可以阻止海洋有机物的生长,对于生物一污染物的难题这是一个特别的解决方案。但是,这些金属网具对网箱系统的影响如何我们并不十分了解。     

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（上接2010年第8期） （4）系网箱的绳索 海洋网箱水产养殖技术网箱用系网箱的绳索从海洋网箱水产养殖技术网箱上部和下部框架拐角部件连接到单点系泊系统的系泊连接件上,系泊绳索分别捆绑于海洋网箱水产养殖技术网箱框架的上、下拐角部件。绳索的每一端编成一带孔的眼环。     

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4．网箱框架的分析 （1）原型建造 制作研究首先涉及的是建造整个OCAT网箱框架的原型。用架构件制作了框架的几何形状。这个原型结构包括了368个节点和372根条状部件。     

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3．单点系泊系统 海洋网箱水产养殖技术网箱采用一种单点系泊方式抛锚。单点系泊系统的组件包括：一个5吨重的钢筋混凝土浇铸的锚、一串由3种规格制成的系泊链条、一串表面系泊浮子和几条将海洋网箱水产养殖技术网箱上部拐角处和下部拐角处与系泊系统连接的系网箱绳索（见图C-13）。     

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（上接2009年第11期） （5）系网箱的绳索 海洋网箱水产养殖技术网箱用系网箱绳索与单点系泊系统的系泊连接件相连,系泊绳索分别捆绑于海洋网箱水产养殖技术网箱框架的上、下拐角部件（见图14和图15）。绳索的每一端编成一带孔的环。上部2根绳索和一延伸的绳索绞连后与系泊连接件相连。     

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Ⅳ．网箱的操作和维护 1．网箱的漂浮力和稳定性按照设计,海洋网箱水产养殖技术网箱的漂浮力是由高密度聚乙烯网箱框架提供的,当网箱框架所有的高密度聚乙烯管中充满空气时,网箱框架会漂浮在水面上（见图41）。这就简化了将网箱从岸边装配现场转运到近海网箱养殖作业现场的过程。中国海洋网箱水产养殖技术网箱是在中国海南省新村镇当地海边装配的,然后用当地的渔船在海面上拖引,安置在离岸4km处的近海（见图42）。     

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（上接2011年第2期） b．随机波浪：可运作状态 图11所示是在无水流的状态下网箱系统处于可运作的波浪级别时的运动响应。绘制了用于比较的单频运动结果曲线。和预期的一样，可运作的RAO趋势结果在数量上要小于随机风暴级别下波浪的RAO趋势。     

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(上接2012年第2期) 9减阻的测试方法 为了对减阻件的设计进行精确的测试,用OCAT比例物理模型作基本的网箱但增加了这些新的设计部分.此柔性的减阻物是用5mil平滑的喷丝织物制作的.在各连接边上每隔2英寸就装一个0.25英寸的索扣.为了使索扣能牢固的装在上面,在装索扣前各边都缝边一英寸.然后减阻物用8英寸的的绳索穿过索扣并将它覆盖在网箱的周围.用绳索绑扎是因为成本低在使用和取下时很方便.拖曳绳是用标准的编织绳做的.     

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2．系泊系统 海洋网箱水产养殖技术网箱采用单点系泊系统抛锚，单点系泊系统的组成部分包括一个混凝土制成的锚、一组由3种尺寸链条组成的系泊链条、一组表面浮子和一组将系泊系统与网箱相连的系网箱绳索（见图8）。