方形桁架式网箱框架的网衣固定架的制作方法

技术领域：

本发明涉及海水养殖网箱，更具体地，涉及一种方形桁架式网箱框架的网衣固定架。

背景技术：
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建造大型海水抗风浪网箱的框架材料有hdpe管、金属管、浮绳、橡胶管和玻璃钢管等，其中金属框架一般用在方形海水抗风浪网箱中较多。方形海水抗风浪网箱的每个预制金属框架管件分别由上梁管、外梁管、内梁管、横排管、斜排管和竖排管等组成，断面呈斜三角形状。方形金属桁架式网箱框架由四个长框组成，四个转弯角叠合部用不同规格与形状的压板及u型螺栓紧固，金属框架装配完毕后需根据浮力配置合适的浮体（如泡沫浮球、塑料浮筒、hdpe浮筒），现有的方形金属桁架式网箱框架系统如附图1~图4所示。

网箱中的网衣系统主要是围出一个养殖水体供养殖鱼类活动。如果海水流速较快，网衣常常会漂浮不定且向内聚拢，导致网箱的养殖空间变小，水产活动范围变小，水中含氧量下降，水质下降，进而诱发各类疾病的发生。

国内通过试验研究发现，海水流速对网箱的最大影响还是造成网箱网衣容积的变小，流速0.5m/s时，网箱的容积损失率为30%左右；当流速1.0m/s时，网箱的容积损失率为50%左右；当流速1.5m/s时，网箱的容积损失率为70%左右。hdpe圆形浮式网箱在海流作用下合成纤维网衣漂浮严重，容积损失率高。

目前，为了避免网衣因为水流作用聚集一起而挤压养殖对象，通常在网衣底部按一定间距系缚系列沉子，或在网箱内放入环形的支撑环，支撑环沉入网箱底部，可以防止网衣向内聚拢。但在更换网衣、清洗网衣或拉网收鱼时，需要潜水员潜水去水底将沉子在收网前先拉出水面，或将支撑环取出，增加了用工用时，进而增加了养殖成本，且工作效率较低。

可见，亟待改进深水网箱网衣的固定方式，以维护网衣的容积率，其需考虑降低深水网箱养殖成本，提高工作效率。

本发明拟解决的技术问题为：以方形金属桁架式网箱框架为依托，设计一种与网箱框架匹配的网衣固定架，网衣固定架能简便的安装在网箱框架上，能有效减小网衣的容积损失率，且对网衣更换或拉网收鱼作业影响不大，能更好的适应深水网箱养殖的发展需求。

技术实现要素：
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为了弥补现有技术问题的不足，本发明的目的是提供一种与方形桁架式网箱框架相匹配的网衣固定架，其对网衣有约束、固定作用，能有效减小网衣的容积损失率，且对网衣更换或拉网收鱼作业影响小，能更好的适应深水网箱养殖的发展需求。

本发明的技术方案如下：

方形桁架式网箱框架的网衣固定架，包括方形桁架式框架内设有网衣，其特征在于，所述方形桁架式网箱框架下方设有多个网衣固定架单元件，每个网衣固定架单元件包括竖管，竖管内孔中穿插有固定索，固定索两端连接成封闭环，竖管中上部外壁上焊接有四面体桁架；

所述四面体桁架顶面为三脚架，三脚架呈等腰三角形状且顶点与竖管焊接固定，三脚架两腰之间焊接有与底边长横管相互平行的短横管，三脚架的另外两个顶点一根分别与倾斜的支撑管相连接，两根支撑管末端与竖管外壁同一点焊接固定；

所述四面体桁架上端面与方形桁架式网箱框架的内梁管、外梁管相固定；所述固定索与网衣上连接绳前端的螺旋套相连接。

所述的方形桁架式网箱框架的网衣固定架，其特征在于，所述的方形桁架式网箱框架为常用网箱框架，主要由四个框架构件收尾连接构成方框形状，每个框架构件包括三根平行间隔设置的上梁管、内梁管、外梁管，上梁管与内梁管通过多根间隔设置的竖排管连接，内梁管与外梁管之间通过多根间隔设置的横排管连接，上梁管与外梁管之间通过多根斜排管连接，竖排管、横排管、斜排管的两端位置两两相互对应，每个框体截面成三角形。

所述的方形桁架式网箱框架的网衣固定架，其特征在于，所述的网衣上设有多列与竖管位置相对应的连接绳，每列连接绳由多根间隔分布且前端设有螺旋套的连接绳构成，固定索纵向穿插通过同列连接绳前端的各个螺旋套。

所述的方形桁架式网箱框架的网衣固定架，其特征在于，所述的短横管与内梁管、长横管与外梁管之间通过压板及u型螺栓固定相连。

所述的方形桁架式网箱框架的网衣固定架，其特征在于，所述三脚架的长横管与短横管中心轴线之间的距离与方形桁架式网箱框架上内梁管与外梁管中心轴线之间的距离相等。

所述的方形桁架式网箱框架的网衣固定架，其特征在于，所述的固定索为高强度、柔性绳索，固定索穿越竖管内孔并首尾连接构成封闭环，固定索上绑定一个阻挡杆，阻挡杆位于竖管外壁下部。

所述的方形桁架式网箱框架的网衣固定架，其特征在于，所述的竖管、短横管、长横管三者外径相同，上梁管、内梁管、外梁管三者外径相同，竖管外径等于外梁管外径。

所述的方形桁架式网箱框架的网衣固定架，其特征在于，所述的螺旋套由高强刚性材料制成螺旋状，螺旋套底面与顶面半径相同，螺旋不少于2圈，螺距大于固定索的外径，螺旋套内孔直径大于固定索外径。

所述的方形桁架式网箱框架的网衣固定架，其特征在于，所述的方形桁架式网箱框架的各边安装网衣固定架单元件的数量不少于3个。

所述的方形桁架式网箱框架的网衣固定架，其特征在于，所述的四面体桁架中两根支撑管之间、每根支撑管与竖管之间、支撑管与三脚架之间、三脚架与竖管之间均设有加筋管。

本发明与现有技术相比，具有如下优点：

1、本发明网衣固定架与方形桁架式网箱框架的尺寸相互匹配，通过压板及u型螺栓实现相互的紧固连接，连接方法简单，施工方便；

2、本发明方形桁架式网箱框架各边安装网衣固定架单元件的数量不少于3个，由于网衣固定架的固定与牵制作用，在风浪荷载作用下网衣能维持较大容积，网衣的四壁并不会相互聚拢，从而大大降低了网衣的容积损失率，有效维护了养殖空间；

3、本发明由于固定索呈柔性且其外径小于螺旋套的螺距，故螺旋套套入或离开固定索的操作过程简单，且一旦螺旋套套入固定索后相互难以分离，使网衣与网衣固定架之间的连接可靠、有效；

4、本发明螺旋套的内部孔洞直径大于固定索的外径两倍以上，使螺旋套可沿着固定索上下自由滑动，摩擦力小，固定索上设置一个阻挡杆，通过拉动固定索可使各螺旋套在阻挡杆的限制下逐步上移，实现网衣的更换作业，操作简便；

5、传统网箱依靠沉子的重力作用向下拉直网衣，使网衣在海流作用下即可能维持较大的容积，故所需沉子的数量较多、累计重量较大；而本发明中的网衣不依靠沉子来维持容积率，沉子仅起到向下拉直网衣的作用，故所需沉子的数量较少、累计重量较小，更有助于网衣的拉起作业。

附图说明

图1为现有桁架式网箱框架的框架构件结构示意图。

图2为现有桁架式网箱框架示意图。

图3为现有桁架式网箱框架与网衣组装示意图。

图4为现有桁架式网箱框架与网衣组装断面构造图。

图5为本发明的网衣固定桁架单元件结构示意图。

图6为本发明的网衣固定桁架单元件后视图。

图7为本发明的网衣固定桁架单元件与桁架式网箱框架连接示意图。

图8为本发明的网衣固定桁架单元件与桁架式网箱框架连接主视图。

图9为本发明的多个网衣固定桁架单元件与桁架式网箱框架连接示意图。

图10为本发明的网衣固定桁架单元件与桁架式网箱框架组装完毕示意图。

图11为本发明的网衣固定桁架单元件与桁架式网箱框架连接详图。

图12为本发明的固定索与网衣连接详图。

图13为本发明的网衣固定架与网衣等高示意图。

图14为本发明的网衣固定架与网衣等高断面构造图。

图15为本发明的网衣固定架与网衣不等高示意图。

图16为本发明的网衣固定架与网衣不等高断面构造图。

附图标记说明：1、上梁管；2、内梁管；3、外梁管；4、竖排管；5、斜排管；6、横排管；7、网衣；8、沉子；9、浮桶；10、竖管；11、短横管；12、长横管；13、固定索；14阻挡杆；15、连接绳；16、螺旋套；a、海平面；17、支撑管；18加筋管。（备注：为了表达方便，各网衣的底网未画出）

具体实施方式：

参见附图：

方形桁架式网箱框架的网衣固定架，包括竖管10、贯穿竖管10内部的固定索13与焊接于竖管10中上部的四面体桁架；所述四面体桁架的顶面呈等腰三角形形状，等腰三角形的顶点处焊接竖管10，等腰三角形的内部焊接与底边长横管12相互平行的短横管11，短横管11与长横管12中心轴线之间的距离与方形桁架式网箱框架上内梁管2与外梁管3中心轴线之间的距离相等；组装时，通过压板及u型螺栓把短横管11与内梁管2、长横管12与外梁管3相互固定相连，在与网衣固定架位置相对应的网衣7上沿竖向均匀的绑定连接绳15，连接绳15的另一端绑定螺旋套16，把各螺旋套16套在固定索13上，使固定索13从螺旋套16的内孔穿过，即完成网衣7与网衣固定架的连接。

下面进一步对含有网衣固定架的方形桁架式网箱框架进行介绍与解释。

一、关于方形桁架式网箱框架（网衣固定架）的构造：

一般地，方形桁架式网箱框架的上梁管1、内梁管2、外梁管3三者的外径相同，如采用外径76mm、壁厚6.0mm的无缝钢管焊接而成，网箱依靠浮桶9提供浮力。为了制作方便，网衣固定架上竖管10、短横管11、长横管12三者的外径相同，且与网箱框架的钢管外径相同。

方形桁架式网箱框架为常用网箱框架，主要由四个框架构件收尾连接构成方框形状，每个框架构件包括三根平行间隔设置的上梁管1、内梁管2、外梁管3，上梁管1与内梁管2通过多根间隔设置的竖排管4连接，内梁管2与外梁管3之间通过多根间隔设置的横排管6连接，上梁管1与外梁管3之间通过多根斜排管5连接，竖排管4、横排管6、斜排管5的两端位置两两相互对应，每个框体截面成三角形。

网衣7之所以能够被固定，是固定索13对其的约束与牵制作用；而固定索13安装在竖管10上，网衣7传递给固定索13的荷载最终由竖管10承担，故竖管10需有足够的强度与刚度。

为了维护竖管10的强度与刚度，在其中上部焊接一个呈对称状态的四面体桁架，如图5与图6所示。四面体桁架的各面内部通过多个斜撑对焊，确保其有足够的强度与稳定性。四面体桁架的顶面呈等腰三角形形状，等腰三角形的顶点处焊接竖管10，等腰三角形的内部焊接与底边长横管12相互平行的短横管11，短横管11与长横管12中心轴线之间的距离与方形桁架式网箱框架上内梁管2与外梁管3中心轴线之间的距离相等。

网衣通过绳索固定在上梁管1上。方形桁架式网箱框架的上梁管1的铅垂投影，应落在竖管10的位置上，这样便于网衣的固定。

网衣固定架上竖管10的长度不能太大，如果竖管10的长度非常大，可能导致竖管10在荷载作用下发生较大的扰度，进而发生屈曲与失效。但竖管10的长度也不能太短，如果竖管10的长度太短，其对网衣的固定与牵制作用有限，对维护网衣容积率的贡献太小，则起不到应有的作用。因此，网衣固定架上竖管10的长度应不小于网衣7吃水深度的一半。应根据钢管的材料强度、网衣的深度、海水流速等因素综合确定网衣固定架的具体尺寸与参数。

如果网衣深度不大，则可采用竖管10的长度与网衣吃水深度相等的型式，最大限度的维护网衣的容积率，如图13与14所示；如果网衣深度大，则可采用竖管10的长度等于网衣吃水深度一半的型式，使网衣上半部分的容积率得到有效维护，网衣下半部分依靠沉子8进行拉直。

网衣7的底部设置多个沉子8，其作用是把网衣7向下拉直，维护网衣7的有效容积。但本发明中所用的沉子8与传统网箱沉子的作用存在明显区别：传统网箱依靠沉子的重力作用向下拉直网衣，使网衣在海流作用下即可能维持较大的容积，故所需沉子的数量较多、累计重量较大；而本发明中的网衣不依靠沉子来维持容积率(依靠网衣固定架来维持容积率)，沉子仅起到向下拉直网衣的作用，故所需沉子的数量较少、累计重量较小，有助于网衣的拉起作业。

二、关于方形桁架式网箱框架（网衣固定架）的组装：

一般地，方形海水抗风浪网箱的每个预制金属框架管件分别由上梁管、外梁管、内梁管、横排管、斜排管和竖排管等组成，断面呈斜三角形状，如图1与图4所示。方形桁架式网箱框架四个转弯角叠合部用不同规格与形状的压板及u型螺栓紧固，如图2与图3所示。故网衣固定架与方形桁架式网箱框架的连接，也应采用压板及u型螺栓连接，实现连接方式的统一，方便构件制作与施工。

由于网衣固定架上短横管11与长横管12中心轴线之间的距离与方形桁架式网箱框架上内梁管2与外梁管3中心轴线之间的距离相等，故可实现两者之间的简易连接：通过压板及u型螺栓把短横管11与内梁管2、长横管12与外梁管3相互固定相连，如图7~图10所示。

由于网衣固定架上四面体桁架的顶面呈等腰三角形形状，通过多个压板及u型螺栓相互连接后，基于三角形的稳定性该连接方式牢固、有效，能使网衣固定架承受较大的荷载。

四面体桁架中两根支撑管之间、每根支撑管17与竖管之间、支撑管17与三脚架之间、三脚架与竖管之间均设有加筋管18。

所提网衣固定架与方形桁架式网箱框架的尺寸相互匹配，通过压板及u型螺栓实现相互的紧固连接，连接方法简单，施工方便。

三、关于网衣的固定：

多个网衣固定架均匀、对称的安装在方形桁架式网箱框架四周后，在与网衣固定架位置相对应的网衣7上沿竖向均匀的绑定连接绳15，连接绳15的另一端绑定螺旋套16，把各螺旋套16套在固定索13上，使固定索13从螺旋套16的内孔穿过，即完成网衣7与网衣固定架的连接。

由于网衣上与连接绳15固定的部位将受到较大的集中力，故该连接处的网衣应进行加强处理，进行网衣补强，使连接处的强度满足应力集中需要。

固定索13为高强度、柔性绳索，固定索13穿越竖管10内部并进行首尾连接形成封闭形状，固定索13上绑定一个阻挡杆14。

螺旋套16由高强刚性材料制成，呈螺旋状，螺旋底面与顶面半径相同，螺旋不少于2圈，螺距大于固定索13的外径，螺旋套16的内部孔洞直径大于固定索13的外径两倍以上；柔性的固定索13从螺旋套16的螺距旋入螺旋套16的内部，使固定索13从螺旋套16的内孔穿过，如图11与图12所示。

用螺旋套16连接固定索13，可通过简单的环绕操作就可方便的把螺旋套16套入或分离固定索13，且连接后相互难以发生分离与失效，满足安装时连接操作的简便性需求。

方形桁架式网箱框架各边安装网衣固定架的数量不少于3个，由于网衣固定架的固定与牵制作用，在风浪荷载作用下网衣能维持较大容积，网衣的四壁并不会相互聚拢，从而大大降低了网衣的容积损失率，有效维护了养殖空间。

四、关于网衣的收放作业：

预先在与网衣固定架位置相对应的网衣7上沿竖向均匀的绑定连接绳15，连接绳15的另一端绑定螺旋套16。

网衣的安装步骤如下：把网衣展开且上部系泊在方形桁架式网箱框架四周后，把与各网衣固定架位置相对应的网衣7上连接绳15上的螺旋套16从下到上依次环绕拧入套住固定索13，网衣下端系泊沉子8，松开沉子8与网衣7，沉子8的重力作用逐渐把网衣下拉变直，各螺旋套16也逐渐沿着固定索13下沉、拉直至分布均匀，直至网衣7完全舒展，由此完成网衣的安装工作。

网衣的拉起步骤如下：与普通网箱一样，把网衣均匀向上拉，把拉至水面附近的螺旋套16依次从固定索13上解开，逐步实现网衣与网衣固定架的分离操作，直至分离、解除所有螺旋套16，由此完成网衣的拉起作业。个别难以够到的螺旋套16，可通过拉起固定索13，使固定索13上的阻挡杆14向上移动，从而把螺旋套16向上带起。

螺旋套的内部孔洞直径大于固定索的外径两倍以上，使螺旋套可沿着固定索上下自由滑动，摩擦力小，固定索上设置一个阻挡杆，通过拉动固定索可使各螺旋套在阻挡杆的限制下逐步上移，实现网衣的更换作业，操作简便。可见，网衣与所提网衣固定架的连接与分离操作简便，作业效率高，对网衣的收放作业基本无影响。

可根据实际需要使用不同竖管长度、不同数量的网衣固定架，下面介绍几种实施例。

实施例1：如图13、图14所示，网衣固定架上竖管10的长度与网衣7的吃水深度相等，在一个方向两边上分别均匀安装三个网衣固定架，在另一个方向两边上分别均匀安装四个网衣固定架。安装有四个网衣固定架的一侧宜布置在与海水流向大致相互垂直的方位，安装有三个网衣固定架的一侧宜布置在与海水流向大致相互平行的方位，这样对网衣的固定作用更有效。

实施例2：如图15、图16所示，网衣固定架上竖管10的长度等于网衣7吃水深度的3/4，其余情况与实施例1相同。网衣上部分3/4段依靠网衣固定架的固定与牵制作用能维持较大的容积率；网衣下部分1/4段依靠沉子8进行拉直与固定，与传统网箱一样，该部分网衣在较大海水流速作用下可发生收缩与聚拢效应。

按照上述思路，还可以衍生出更多的实施例方式，此处不再穷举。

附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的；相同或相似的标号对应相同或相似的部件；附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。

本发明不局限于上述具体实施方式，根据上述内容，按照本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本发明上述基本技术思想前提下，本发明还可以做出其它多种形式的等效修改、替换或变更，均落在本发明的保护范围之内。