浮式消波筏間連接輔助構(gòu)件的設(shè)計(jì)

王曼+李俊+胡慶松+陳雷雷+林軍

摘 要：近年來，我國將發(fā)展海洋經(jīng)濟(jì)納入國家戰(zhàn)略，海水養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)得到了進(jìn)一步發(fā)展，用于消減風(fēng)浪，防護(hù)海水養(yǎng)殖設(shè)施的浮式消波裝置也被大力推廣使用。文章設(shè)計(jì)了一種新型浮式消波筏間的連接輔助構(gòu)件，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)精巧，拆卸容易，可在不破壞消波筏組件的情況下原地拆卸連接結(jié)構(gòu)，更換消波筏單體，使浮式消波筏組件的維修保養(yǎng)更為方便，可大大節(jié)省人力物力，促進(jìn)漁民增產(chǎn)增收。

關(guān)鍵詞：海水養(yǎng)殖；浮式消波筏；連接輔助構(gòu)件；L形連接件

中圖分類號：TH131.9 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：2095-2945（2017）35-0048-02

引言

隨著陸地糧食資源緊缺，海洋資源的爭奪也將更加激烈，國家“十三五”規(guī)劃提出了拓展藍(lán)色經(jīng)濟(jì)空間，壯大海洋經(jīng)濟(jì)等一系列目標(biāo)[1]，海洋牧場的建設(shè)也得到了進(jìn)一步加強(qiáng)，海水養(yǎng)殖是建設(shè)海洋牧場的重要組成部分，也是實(shí)現(xiàn)我國漁業(yè)持續(xù)增產(chǎn)增收的重要途徑[2]。

現(xiàn)有的水產(chǎn)養(yǎng)殖區(qū)大都集中在10米等深線的沿海近岸海域，養(yǎng)殖空間擁擠，導(dǎo)致水體流動性差，局部海域超負(fù)荷發(fā)展， 海水富營養(yǎng)化程度不斷惡化，養(yǎng)殖病害不斷發(fā)生等一系列問題，成為制約海水養(yǎng)殖的瓶頸。近海開放型海域和遠(yuǎn)海水域一般離岸比較遠(yuǎn)， 水質(zhì)優(yōu)良。并且水域開闊，海流通暢， 環(huán)境容量大， 自凈能力強(qiáng)， 能有效降低養(yǎng)殖病害發(fā)生， 非常適宜海水養(yǎng)殖。但這些開放海域往往風(fēng)大、浪高、流急，海況復(fù)雜，養(yǎng)殖設(shè)施的抗風(fēng)浪防護(hù)問題越來越凸顯，各式各樣的消波裝置也應(yīng)運(yùn)而生[3-4]。其中浮式消波筏由于生產(chǎn)成本低，消波效果好等優(yōu)點(diǎn)在海水網(wǎng)箱養(yǎng)殖業(yè)中得到大量應(yīng)用[5]。浮式消波筏間通過連接構(gòu)件連接后組成浮式消波系統(tǒng)，但現(xiàn)有浮式消波筏單體之間的連接由于配合間隙問題，導(dǎo)致單體間的相互扭動不夠理想；在惡劣的臺風(fēng)期間，消波筏單體間的連接件受力集中，易損壞（圖1），現(xiàn)有連接件在不破壞消波筏單體的情況下，難以拆卸和更換，維護(hù)成本很高。

針對上述問題，文章設(shè)計(jì)了一種新型的浮式消波筏間的連接輔助構(gòu)件，該連接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)精巧，拆卸較容易，當(dāng)有某一個(gè)消波筏單體受損時(shí)，可在不破壞消波筏組件的情況下原地拆卸連接結(jié)構(gòu)，更換消波筏單體，輔助連接構(gòu)件的設(shè)計(jì)使受損組件維修更方便。

1 消波筏的工作原理介紹

消波系統(tǒng)的工作機(jī)理是通過具有一定體積和自重的浮動構(gòu)筑物，在海上受各向風(fēng)、浪、流組合作用時(shí)，所發(fā)生的橫搖、縱搖、升沉、進(jìn)退、橫移和首尾擺動，以衰減外力作用的能力，從而起到消波的作用。其中浮式消波筏由于消波效果好，透水性好，掩護(hù)區(qū)域內(nèi)的水體換水率高，水體循環(huán)受到的限制小，對海產(chǎn)品濾食海水中的浮游生物和有機(jī)碎屑顆粒影響較小，因而較傳統(tǒng)消波裝置而言使用的越來越廣泛。浮式消波筏單體間通過連接件組裝在一起，消波筏既直接反射波浪，還通過消波筏單體之間的上下扭動起到壓浪的作用。圖2所示為消波筏的正常工作示意圖。

2 浮式消波筏間連接輔助構(gòu)件的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

根據(jù)消波筏的安裝作用和使用現(xiàn)狀，對連接輔助構(gòu)件進(jìn)行設(shè)計(jì)。文章設(shè)計(jì)的消波筏間連接輔助構(gòu)件主要由一對L形連接件，一個(gè)限位銷塊和一根銷棒等部件組成，其構(gòu)件立體結(jié)構(gòu)圖和剖面圖見圖3，圖4。其中一對L形連接件相互裝配并在水平面內(nèi)呈中心對稱，L形連接件具有長端和短端，長端具有供短端插入的限位槽；限位槽底部留有供銷棒插入的插入孔，短端也對應(yīng)著銷棒插入孔；圖3中限位銷塊上也有銷棒插入孔。

3 浮式消波筏間連接輔助構(gòu)件的關(guān)鍵部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

3.1 L型連接鍵的設(shè)計(jì)

圖5 L形連接件相互裝配并在水平面內(nèi)呈中心對稱，它具有長端101與短端102。長端101具有供短端102插入的限位槽，限位槽底部留有供銷棒插入的孔101a；短端102設(shè)有插入孔102a，銷棒插入孔102a為不封閉的弧形槽孔。長端設(shè)計(jì)：長端101內(nèi)切面內(nèi)有銷塊斜面引導(dǎo)凸臺，且長端恰能和另外一個(gè)L型連接鍵的短端過盈配合。短端設(shè)計(jì)：短端102設(shè)有與銷塊引導(dǎo)凸臺相配合的凹槽203，用于銷塊的輔助限位。L型連接件的長短端配合設(shè)計(jì)，給浮體上下左右的晃動留有一定間隙，消波筏的消波效果更好。

3.2 銷塊及銷棒的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

圖6中的限位銷塊兩側(cè)具有弧形面202，弧形面202與L形連接件長端的弧形面形成近似圓形的連接孔，用于連接相鄰的浮式消波筏管件。圖7斜面銷塊引導(dǎo)凸臺決定該輔助構(gòu)件與浮式消波筏單體管件間的配合間隙，銷塊引導(dǎo)凸臺與凹槽203過盈配合，用于保證兩個(gè)L型連接件緊密配合。

銷棒（圖8）的長度小于L形連接件兩側(cè)的距離，銷棒插入孔（101a）外側(cè)具有螺紋，用于與螺栓裝配，將銷棒限定在輔助構(gòu)件內(nèi)部。

3.3 整體結(jié)構(gòu)配合設(shè)計(jì)

對于消波筏輔助構(gòu)件的各部分裝配也有一定要求，銷棒與各個(gè)插入孔過盈配合，且銷棒的長度小于L形連接件兩側(cè)的距離，銷棒在浮式消波筏單體運(yùn)動過程中，不受消波筏單體運(yùn)動產(chǎn)生的相互作用力。

限位銷塊兩側(cè)具有弧形面202，弧形面與L形連接件的弧形面形成近似圓形的連接孔，用于連接相鄰的浮式消波筏。斜面銷塊引導(dǎo)凸臺決定該輔助構(gòu)件與浮式消波筏單體管件間的配合間隙，銷塊引導(dǎo)凸臺與凹槽203過盈配合，用于保證兩個(gè)L型連接件緊密配合。銷棒、限位銷塊及L型連接鍵的組裝放大圖如圖9所示。圖10所示為消波輔助構(gòu)件在連接銷波筏時(shí)的具體使用效果圖。

4 結(jié)束語

本文設(shè)計(jì)的浮式消波筏連接件的優(yōu)點(diǎn)在于：

（1）L形連接件相互對稱，零部件種類少，制作、儲備、使用都十分方便。配合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)巧妙，可緊密配合，輔助構(gòu)件將浮式消波筏單體的管件左右間隙連接，能保證消波筏單體間在波浪的作用下上下扭動，限位銷塊可將浮式消波筏單體的管件上下限位，也保證了凸臺與凹槽間能夠過盈配合，防止浮式消波筏間連接輔助構(gòu)件的松動。銷棒可將銷塊固定，防止銷塊脫落。

（2）裝配結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)巧妙，輔助構(gòu)件自身穩(wěn)定，可靠性高，同時(shí)還能保證浮式消波筏單體連接需要的間隙，滿足浮式消波筏單體間的上下扭動。整個(gè)連接構(gòu)件設(shè)計(jì)精巧，拆卸較容易，當(dāng)有消波筏組件受損時(shí)，可在不破壞消波筏單體的情況下原地拆卸連接結(jié)構(gòu)，方便維修受損組件。該連接輔助構(gòu)件已經(jīng)獲得發(fā)明專利（專利號：ZL201610075970.7）

參考文獻(xiàn)：

[1]顏慧慧，王鳳霞.中國海洋牧場研究文獻(xiàn)綜述[J].科技廣場，2016（6）：162-167.

[2]闕華勇，陳勇，張秀梅，等.現(xiàn)代海洋牧場建設(shè)的現(xiàn)狀與發(fā)展對策[J].中國工程科學(xué)，2016，18（3）：79-84.

[3]黃桂芳.HDPE浮筏式消波堤在水產(chǎn)健康養(yǎng)殖發(fā)展上的應(yīng)用[J].漁業(yè)研究，2006（4）：32-35.

[4]成小飛.一種掩護(hù)深水養(yǎng)殖的浮式防波堤[J].福建交通科技，2013（6）：109-112.

[5]陳繼梅，鄭國富，黃桂芳.建設(shè)浮筏式消波堤減災(zāi)體系拓展海水養(yǎng)殖發(fā)展空間[J].水產(chǎn)科技，2006（6）：24-27.endprint