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)濟納入國家戰(zhàn)略,海水養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)得到了進一步發(fā)展,用于消減風(fēng)浪,防護海水養(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)劃提出了拓展藍色經(jīng)濟空間,壯大海洋經(jīng)濟等一系列目標(biāo)[1],海洋牧場的建設(shè)也得到了進一步加強,海水養(yǎng)殖是建設(shè)海洋牧場的重要組成部分,也是實現(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海水域一般離岸比較遠, 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, 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)浪防護問題越來越凸顯,各式各樣的消波裝置也應(yīng)運而生[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,維護成本很高。
針對上述問題,文章設(shè)計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)計精巧,拆卸較容易,當(dāng)有某一個消波筏單體受損時,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,所發(fā)生的橫搖、縱搖、升沉、進退、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
根據(jù)消波筏的安裝作用和使用現(xiàn)狀,對連接輔助構(gòu)件進行設(shè)計。文章設(shè)計的消波筏間連接輔助構(gòu)件主要由一對L形連接件,一個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
3.1 L型連接鍵的設(shè)計
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: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L型連接鍵的短端過盈配合。短端設(shè)計: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,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
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
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動過程中,不受消波筏單體運動產(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)件在連接銷波筏時的具體使用效果圖。
4 結(jié)束語
本文設(shè)計的浮式消波筏連接件的優(yōu)點在于:
(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)計巧妙,輔助構(gòu)件自身穩(wěn)定,可靠性高,同時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。整個連接構(gòu)件設(shè)計精巧,拆卸較容易,當(dāng)有消波筏組件受損時,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)
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