工业海洋养殖技术

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1.设计简述

2007年，应美国大豆工业协会OCAT项目的的要求，NewHampshire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。此评估包括所有组成部件的评定，组成部件有效性和连接性的鉴定，制作和组装成本的估值以及对改进后选用部件的鉴定。UNH的设计评论对二处可能的改进作出了鉴定：原有框架角部连接部件的改进，和／或在一个或二个HDPE框架环上去除钢制角部连接件。依据经鉴定改善的改进型OCAT网箱构建成功。下面UNH的设计评论和改进的网箱构建的详细说明取之于UNH递交给美国大豆工业协会USB的最终报告：置于海湾中OCAT网箱的建造和布置（Celikkloetal.，2007d）。

2.角部连接件的改进

图1中所示的原来的角部焊接件连接HDPE形成坚固的网箱框架。HDPE管子插入管状的钢制延伸部件并用螺栓固定，但是为了使HDPE－钢制件界面的连接正常，而因尺寸的关系标准的钢管不能使用。只能用钢管进行机加工使它能匹配。管材通常很难获取而且比钢管要贵得多。如原来的OCAT角部焊接件重105磅（47.6kg），它的好处是搬动很方便。但是经调查发现每个连接件的制作价格约为3250美元，整个网箱框架的八个角部连接件总计要26000美元。这是钢制连接件的价格。因考虑到工程的成本，对角部连接件进行了一系列的设计改进使管子连接件简化并用容易找到的现有材料制作。首先网箱上斜管的直径增大使其和上下边框的管径相同。然后使用标准的10英寸（25.4厘米）钢制管接头和法兰结合在角部连接件的设计中。但是与原来的设计不同，HDPE管子不再插入钢制管的延伸件中而是用螺栓和法兰进行连接（图2）。

图3所示是一个改进后的角部连接件的样品。此改进的角部连接件是用标准的10英寸钢管制作的，并设计成与10英寸的DR11HDPE管相匹配。每个改进的角部连接件都由一个标准的90度三通，二个标准的45度弯头以及三个钢制法兰，其中一个焊接在三通上另外二个焊接在弯头上组成。90度的三通和45度的弯头焊接在一起，制成后三通的角度要适合HDPE斜管的安装。锚链和吊孔的设置基本与原来的设计一样，但是为了承受口径较大的钢管钢板的尺寸增加了。上下边框和斜管部分都用10英寸的SD11HDPE管子制造。HDPE管的外经为10.75英寸而内径为8.72英寸，平均的壁厚为1.015英寸。HDPE管子部分也作了改进以适应新的角部连接件。改进包括法兰的二个部分，一个HDPE短管端和一个钢制的支撑环被熔接到各个HDPE管端上（图4）。安装好以后钢制的支撑环可以用螺栓与焊接在角部连接件三通和弯头上的法兰相连接了（图4）。

这一改进简化了角部连接件的制作，降低了总的成本并简化了网箱的建造过程。表1中列出了原来的连接件和新设计部件的最终成本。新的角部连接件降低大约50％的成本。因不需要再将HDPE管挤推进钢管而使网箱的制造简单了。在HDPE管子上不需要再钻孔了。通过旋转支撑环就可以使钢制角部连接件和HDPE管子部分对齐了。而且，因新系统的模块化结构使拆卸和重新组装都很方便。需要注意的是新的角部连接件的重量增加了338磅（153.3kg）。增大的重量使改进部件的移动状况变复杂。为了解决这个问题，制作了角部连接件的支撑部件。设计的这些支撑部件有轮子用于移动角部连接件并在需要的时候对整个网箱的重量提供支撑。支撑件如图5所示。在建造时确定的一个意想不到支撑件的好处是当网箱处于离开地面放置的状况下组装很方便。新的角部连接件和支撑件的图分别在附录A和B中。