升降式海珍品生態(tài)養(yǎng)殖裝備的研發(fā)與設(shè)計(jì)

常忠岳+關(guān)長濤+李連森+張志新+周穎敏+姜澤明+連巖+劉瑤+劉陽

我國是海洋大國，擁有300萬hm2的海洋國土，可供捕撈的海洋漁場是281萬hm2，比陸地的耕地面積要多58%，耕海牧漁潛力巨大?？墒墙陙?，隨著捕撈強(qiáng)度增加，以及近岸海洋污染日益嚴(yán)重，我國海洋漁業(yè)資源嚴(yán)重衰退。作為海洋捕撈業(yè)的補(bǔ)充，我國海水養(yǎng)殖業(yè)曾在上世紀(jì)60年代興起后蓬勃發(fā)展，但本世紀(jì)開始后，由于養(yǎng)殖環(huán)境、養(yǎng)殖病害等原因，以及高速發(fā)展的海岸工程，使灘涂和淺海養(yǎng)殖業(yè)日漸萎縮。但是作為為人類提供食品、蛋白質(zhì)重要來源的海洋，隨著人口的膨脹，以及對(duì)海洋食品的需求，海洋漁業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，已經(jīng)成為我國的重大命題。為了突破困境，離岸智能養(yǎng)殖裝備、現(xiàn)代化海洋牧場的研究、開發(fā)和應(yīng)用已成為我國海洋漁業(yè)的戰(zhàn)略選擇，也是世界各國漁業(yè)發(fā)展的主攻方向之一?，F(xiàn)代化海洋牧場被視為21世紀(jì)海洋經(jīng)濟(jì)新的增長點(diǎn)。離岸智能養(yǎng)殖裝備是建立現(xiàn)代化海洋牧場必備條件，現(xiàn)代化深水海珍品高效養(yǎng)殖裝備—升降式海珍品生態(tài)養(yǎng)殖箱的研發(fā)，對(duì)建設(shè)現(xiàn)代化海洋牧場，開展以發(fā)展海洋生物等戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)具有重要意義。

現(xiàn)將我們研發(fā)設(shè)計(jì)的山東省海洋經(jīng)濟(jì)創(chuàng)新發(fā)展區(qū)域示范項(xiàng)目-《現(xiàn)代化深水海珍品高效養(yǎng)殖裝備研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化示范》升降式海珍品生態(tài)養(yǎng)殖箱介紹如下：

1升降式海珍品生態(tài)養(yǎng)殖箱的設(shè)計(jì)

1.1升降式海珍品生態(tài)養(yǎng)殖箱簡介

升降式海珍品生態(tài)養(yǎng)殖箱，使用高強(qiáng)度聚乙烯（HDPE）管材制作的雙管圓型升降式網(wǎng)箱框架，無結(jié)網(wǎng)、銅合金網(wǎng)衣對(duì)流窗、配重底錨以及水閥、氣閥組成。（見圖1）。

圖1127.41 m2升降式海珍品生態(tài)養(yǎng)殖箱總布置圖

1.2升降式海珍品生態(tài)養(yǎng)殖箱結(jié)構(gòu)主要參數(shù)

周長：40 m，高：1.5 m;

網(wǎng)箱框架外徑：110 cm ，內(nèi)徑：94 cm;

立柱直徑：120 cm，高：1.0 m;立柱間距：25 m;

工作平臺(tái)：外徑：250 cm，內(nèi)徑：220 cm;

配重底錨：75 kg;

網(wǎng)片：網(wǎng)目：0.4～20 mm，網(wǎng)線 ：24股;

銅合金網(wǎng)衣對(duì)流窗：1.8 m×60 cm;

網(wǎng)底：海珍品附著基168組，每組3個(gè)捆綁一起，直徑：12.5 cm，長68 cm;

容積：127.41 m2。

1.3升降系統(tǒng)參數(shù)

空氣壓縮機(jī)功率：4.4～8.8 kW（6～12馬力）;

進(jìn)排氣管外徑：25 mm，內(nèi)徑：20 mm;

進(jìn)排水管外徑：40 mm，內(nèi)徑：34 mm;氣閥門組漂浮水上。

2升降式海珍品生態(tài)養(yǎng)殖箱專利創(chuàng)新技術(shù)

2.1圓形框架平底結(jié)構(gòu)技術(shù)

整體網(wǎng)箱框架（10）由圓形內(nèi)管（12）、圓形外管（11）通過立管（13）連接圓形扶手管（14）組成。該種框架結(jié)構(gòu)，在一定材料下，取得了最大的容積;抗風(fēng)浪效果良好，得到了普及利用。由于其結(jié)構(gòu)合理，本實(shí)用新型仍然采用傳統(tǒng)的抗風(fēng)浪養(yǎng)殖網(wǎng)箱框架（10），為了適應(yīng)海珍品的生長習(xí)性，在上述的抗風(fēng)浪養(yǎng)殖網(wǎng)箱框架（10）上，由無結(jié)網(wǎng)（20）圍裹，圓形扶手管（14）內(nèi)設(shè)置與其相匹配的圓形蓋網(wǎng)（21）、圓形外管（12）內(nèi)設(shè)置匹配的底網(wǎng)（25）、立管（13）四周則設(shè)置圍網(wǎng)（26），蓋網(wǎng)（21）、底網(wǎng)（25）和圍網(wǎng)（26），由繩索系結(jié)在網(wǎng)箱框架（10）上。詳見圖2、3、4、5及說明。

圖2框架示意圖

圖3上蓋網(wǎng)結(jié)構(gòu)示意圖

圖4底網(wǎng)結(jié)構(gòu)示意圖

圖5圍網(wǎng)結(jié)構(gòu)示意圖

圖中說明（圖2-圖12）：10—網(wǎng)箱框架， 11—外管，12—內(nèi)管， 13—立管， 14—扶手管;20—無結(jié)網(wǎng)，21—蓋網(wǎng)，22—浮子，23—投料孔，24—觀察窗，25—底網(wǎng)，26—圍網(wǎng);30—配重底錨，31—系繩扣，32—支撐柱;40—?dú)忾y，41—水閥，42—隔離艙;43—銅合金網(wǎng)衣對(duì)流窗

2.2底部配重底錨技術(shù)

為適應(yīng)海珍品在海底生長的習(xí)性，也為了規(guī)避風(fēng)浪，海珍品養(yǎng)殖期間，升降式海珍品生態(tài)養(yǎng)殖箱沉降在海底，因此，本升降式海珍品生態(tài)養(yǎng)殖箱設(shè)置了“凸”字形的配重底錨（30），該配重底錨（30）上部的凸出部分設(shè)置在外管（11）與內(nèi)管（12）之間，并由配重底錨（30）預(yù)設(shè)的系繩扣（31）連接外管（11）與內(nèi)管（12）;該配重底錨（30）下部，預(yù)設(shè)有支撐柱（32），以防止配重底錨（30）被海底污泥埋沒，并起固定作用（見圖6、圖7）。

圖6配重底錨示意圖

圖7支撐柱平面排列示意圖

? ? ? ? ? ? ? ? 2.3氣控保險(xiǎn)水面上技術(shù)

為實(shí)現(xiàn)升降式海珍品生態(tài)養(yǎng)殖箱的沉降和上浮功能，升降式海珍品生態(tài)養(yǎng)殖箱的外管（11）和內(nèi)管（12）上設(shè)置了進(jìn)排氣水系統(tǒng)，該進(jìn)排氣水系統(tǒng)包括：至少由2個(gè)與上述的外管（11）和至少由2個(gè)與上述的內(nèi)管（12）形成一體的共4個(gè)氣閥（40）;至少由2個(gè)與上述的外管（11）和至少由2個(gè)與上述的內(nèi)管（12）形成一體的4個(gè)水閥（41）形成。氣閥（40）與水閥（41）在上述的外管（11）和內(nèi)管（12）形成的圓形的直徑方向上對(duì)稱設(shè)置，直徑的一端設(shè)置氣閥（40）、另一端設(shè)置水閥（41）。 ? ? ? ? ? 與上述的外管（11）形成一體的氣閥（40）之間和與上述的內(nèi)管（12）形成一體的氣閥（40）之間，被隔離艙（42）隔離，設(shè)置在上述的外管（11）和內(nèi)管（12）上端。與上述的外管（11）形成一體的水閥（41）之間和與上述的內(nèi)管（12）形成一體的水閥之間，被隔離艙隔離，設(shè)置在上述的外管（11）和內(nèi)管（12）下端（見圖8-圖11）。

圖8進(jìn)排氣水系統(tǒng)設(shè)置示意圖

圖9水閥設(shè)置示意圖

圖10氣閥設(shè)置示意圖

圖11隔離艙設(shè)置圖

2.4銅合金網(wǎng)衣對(duì)流窗8-10年無附著、抑菌技術(shù)

升降式海珍品生態(tài)養(yǎng)殖箱網(wǎng)圍中設(shè)立對(duì)稱銅合金網(wǎng)衣對(duì)流窗（43），銅合金網(wǎng)衣對(duì)流窗（43）具有抗附著、抗污損抑菌功效，提高箱內(nèi)水交換能力，減少換網(wǎng)次數(shù)（見圖12）。

圖12網(wǎng)圍中銅合金網(wǎng)衣對(duì)流窗

2.5水面操作技術(shù)

升降式海珍品生態(tài)養(yǎng)殖箱結(jié)構(gòu)簡單，升降平穩(wěn)，抗風(fēng)浪，可上浮在海面上，操作人員站立在網(wǎng)箱浮管工作平臺(tái)上換網(wǎng)、曬網(wǎng)、放苗、投餌、觀察海珍品生長情況、捕撈。最佳地模擬海珍品的生長習(xí)性。見圖13。

圖13工作人員在水面上操作

2.6網(wǎng)底防摩擦氣動(dòng)技術(shù)

圖14網(wǎng)底部加設(shè)HDPE管材作防磨底

為了保護(hù)網(wǎng)底不被異物磨損，網(wǎng)底部特別加設(shè)了HDPE管材作防磨底，HDPE管內(nèi)填充配重料使之穩(wěn)定性好，抗風(fēng)浪。見圖14。

2.7海珍品別墅立體養(yǎng)殖及浮箱工作平臺(tái)上單設(shè)養(yǎng)殖區(qū)技術(shù)

升降式海珍品生態(tài)養(yǎng)殖箱內(nèi)設(shè)別墅立體養(yǎng)殖附著基，進(jìn)行立體式養(yǎng)殖模式見圖15。浮箱工作平臺(tái)上可吊掛養(yǎng)殖籠進(jìn)行單養(yǎng)或混養(yǎng)，形成獨(dú)立的養(yǎng)殖區(qū)域。

圖15網(wǎng)箱內(nèi)設(shè)別墅立體養(yǎng)殖附著基

3網(wǎng)箱的性能特點(diǎn)

3.1網(wǎng)箱性能參數(shù)

①使用壽命≥15年;

②抗風(fēng)能力≥12級(jí)以上;

③抗浪能力≥4 m（波高）;

④抗流能力≥2 m/s（約4節(jié)海流）;

⑤網(wǎng)衣防附著能力≥10個(gè)月;

⑥銅合金網(wǎng)衣對(duì)流窗抗污損、耐磨能力≥8年;

⑦單箱養(yǎng)殖容量>1 500 kg成品參;

⑧養(yǎng)殖捕獲率≥80%。

3.2網(wǎng)箱功能強(qiáng)大，技術(shù)指標(biāo)先進(jìn)

升降式海珍品生態(tài)養(yǎng)殖箱研發(fā)項(xiàng)目使用高強(qiáng)度聚乙烯（HDPE）管材制作的雙管圓型升降式網(wǎng)箱框架，其管材的抗屈服能力達(dá)到20～30 Mpa ，斷裂伸長率為60%～65%，在流速100 cm/sim 的情況下網(wǎng)箱容積損失率≤20%，具備耐腐蝕，抗老化，強(qiáng)度高，柔性好性能。網(wǎng)底部特別加設(shè)了HDPE管材作防磨底，能保護(hù)網(wǎng)底不被異物磨損;使用壽命長達(dá)20年以上。平底結(jié)構(gòu)底部養(yǎng)殖面積更大，自帶配重底錨，保證了網(wǎng)箱沉到海底后不會(huì)因風(fēng)浪、流而移動(dòng)，養(yǎng)殖環(huán)境更接近自然，各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)接近或達(dá)到國際先進(jìn)水平。

3.3網(wǎng)箱操作和管理方便

升降式海珍品生態(tài)養(yǎng)殖箱設(shè)計(jì)合理，管理方便;換網(wǎng)、曬網(wǎng)、捕撈等水上操作也極為方便;容量大、效率高、綜合成本低、投資見效快;抗風(fēng)浪、流能力強(qiáng)，風(fēng)險(xiǎn)低，污染小，環(huán)境優(yōu)，海珍品存活率高，效益好，回報(bào)高，海珍品品質(zhì)優(yōu)。

升降式海珍品生態(tài)養(yǎng)殖箱具有操作簡單、方便、快捷、升降過程平衡可靠、浮力大等特點(diǎn)，采用升降自動(dòng)平衡技術(shù);利用向網(wǎng)箱框架浮管充氣、排水和進(jìn)水、排氣來實(shí)現(xiàn)網(wǎng)箱的升降。

3.4養(yǎng)殖效益高

專利產(chǎn)品現(xiàn)代化深水海珍品高效養(yǎng)殖裝備—升降式海珍品生態(tài)養(yǎng)殖箱，養(yǎng)殖海珍品技術(shù)成熟可靠，養(yǎng)殖成活率提高到80%以上，單箱年產(chǎn)量達(dá)到1 500 kg以上，具有良好的經(jīng)濟(jì)實(shí)用性。

（收稿日期：2015-09-11）《河北漁業(yè)》2016年第1期（總第265期）○國外漁業(yè)

基金項(xiàng)目：“現(xiàn)代貝類產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設(shè)”子項(xiàng)“貝類產(chǎn)業(yè)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)和前瞻調(diào)控機(jī)制研究（CARS-48-09B）”資助。

作者簡介：劉邦海（1991-），中國海洋大學(xué)水產(chǎn)學(xué)院碩士研究生，研究方向：漁業(yè)經(jīng)濟(jì)， Email：liubanghai@126.com;

*通訊作者：慕永通（1962-），博士，中國海洋大學(xué)水產(chǎn)學(xué)院教授，博士生導(dǎo)師。DOI：10.3969/j.issn.1004-6755.2016.01.017