一种渔业养殖平台的坐底抗台锚泊方法

技术领域

本发明涉及海洋工程技术领域，尤其是一种渔业养殖平台的坐底抗台锚泊方法。

背景技术

半潜式养殖平台具有大面积、深吃水的特点，在遭遇台风等恶劣环境条件时，平台的系泊定位能力和安全性将面临严峻的挑战，尤其是位于远海位置的大型渔业养殖平台，其相较于近海的渔业养殖平台来说，将面临更加恶劣的海浪环境。

渔业养殖平台通常设置有系泊系统来支撑抵御水动力的影响，还会采用坐底的方式来消除台风等极端海况下的环境载荷影响。

现有技术中，坐底状态的渔业养殖平台往往还是会受到极端海况引起的上拔水动力的影响，而产生坐底滑移、坐底倾覆、系泊失效等问题，严重影响到养殖平台的自存和鱼类的健康。

发明内容

本申请人针对上述现有生产技术中的缺点，提供一种结构合理的渔业养殖平台的坐底抗台锚泊方法，从而改变系泊点受力作用点和方向，增加系泊缆垂直向下的约束力分量，提升坐底正压力，以适应坐底避台状态下的抗滑移与抗倾覆，尤其适用于远海渔业养殖平台的使用。

本发明所采用的技术方案如下：

一种渔业养殖平台的坐底抗台锚泊方法，所述养殖平台竖向布设的立柱顶部安装有主潜水绞车，立柱下部配设有导缆孔，系泊缆底端固定于海底的锚固基础上，系泊缆顶端向上穿过导缆孔后由主潜水绞车牵引；所述导缆孔固定于锥塞上，锥塞侧向插装至立柱下部；还包括辅潜水绞车，锥塞经由钢缆由辅潜水绞车牵引；

所述锚泊方法包括由半潜作业状态向坐底锚泊状态切换的下潜方法，具体包括如下步骤：

向养殖平台的主体结构中持续增加压载水，养殖平台下潜；

至养殖平台受到中性浮力时，停止注入压载水，养殖平台继续下潜直至坐底海床面；

养殖平台坐底后，再次增加压载水以增加平台湿重；

释放立柱下部的锥塞，辅潜水绞车释放钢缆；同时，主潜水绞车逐步收紧系泊缆；

系泊缆逐渐绷紧，锥塞脱离立柱；

由主潜水绞车收紧系泊缆至预设的预张力。

作为上述技术方案的进一步改进：

所述锚泊方法还包括由坐底锚泊状态向半潜作业状态切换的上浮方法，具体步骤为：

由主潜水绞车释放系泊缆，同时逐渐减少养殖平台主体结构中的压载水，养殖平台持续上浮直至到达作业吃水高度；

辅潜水绞车缓慢收紧钢缆，拉动锥塞向着立柱的方向移动，导缆孔沿着系泊缆的长度方向上相对移动；

随着辅潜水绞车的持续收紧，锥塞插装至立柱侧壁面上，将锥塞相对于立柱锁止；

由主潜水绞车继续收紧系泊缆直至达到预设张力。

所述立柱侧壁面上开设有供锥塞插装的插装孔，插装孔上部延伸有导向槽。

所述插装孔内壁面的周向还配装有锁止件，锥塞外壁面上开设有与锁止件插装相配的环形凹槽；所述锁止件在动力机构带动下相对于插装孔内壁面伸出或缩进，伸出的锁止件插装至环形凹槽中而对锥塞锁止，缩进的锁止件则解锁对于锥塞的锁止。

轴向贯穿锥塞开设有供钢缆穿设的通孔，插装孔内底面上开设有通道，钢缆穿过通道后由辅潜水绞车牵引。

所述锥塞为圆台型钢结构，锥塞内部中空，由锥塞与导缆孔构成的构件在海水中保持浮力中性。

所述导缆孔包括有固定安装于锥塞大端端面的基座，基座侧面上转动安装有导轮，导轮圆周外壁面与基座之间构成供系泊缆穿过的孔。

所述养殖平台为由八根立柱构成的正八边形结构，间隔布设的其中四个立柱上分别布设有两组系泊装置，同一根立柱上系泊装置的系泊缆呈现90°的张角，八组系泊装置的系泊缆向着四个方向呈整体十字形的分布式结构。

所述系泊缆包括有上段由主潜水绞车牵引的纤维缆绳，纤维缆绳下端穿过导缆孔后衔接有双锚链组件，双锚链组件端部衔接有三锚链组件，三锚链组件端部经由转接环固定安装于锚固基础顶面。

所述纤维缆绳端部插编安装有卸扣，卸扣衔接于纤维缆绳与双锚链组件之间，双锚链组件和三锚链组件之间经由另一组卸扣连接；所述双锚链组件两端端部安装有三眼板，三锚链组件两端端部安装有四眼板，双锚链组件端部经由三眼板与相应的卸扣配装，三锚链组件两端端部经由四眼板与相应的卸扣或是转接环配装。

本发明的有益效果如下：

本发明结构紧凑、合理，在养殖平台主体结构调整压载水由半潜切换为坐底状态后，通过辅潜水绞车的工作来调整系泊缆的长度，并结合主潜水绞车对系泊缆的收紧，从而改变系泊点受力作用点和方向，增加系泊缆垂直向下的约束力分量，提升坐底正压力，提升系泊定位功能，以适应坐底避台状态下的抗滑移与抗倾覆，为渔业养殖平台的常态化生存与在位运行提供了一种全新的系泊定位方法，尤其适用于远海渔业养殖平台的使用，大大提升了养殖平台在恶劣海况下的生存能力；

本发明还包括如下优点：

通过复合使用纤维缆绳以及钢制的锚链，使得系泊缆有着较大的弹性、较小的刚度，减小极值载荷，有效避免系泊系统出现过大的峰值载荷；

通过调整系泊力的作用点和作用方向，以及系泊缆的长度和预张力，可以有效适应、提升半潜状态下养殖作业以及坐底避台状态下抗滑移与抗倾覆的生存能力；

通过导缆孔的设置，并将其设置于立柱下部，即处于水下较深位置处，在作业海况下，不仅通过半潜状态有利于鱼类的养殖，而且也有利于船舶的停靠，满足作业海况下的安全适用性，作业海况下的安全适用性，尤其适用于浅水珊瑚礁地质海域中渔业养殖平台的定位。

附图说明

图1为本发明在半潜作业状态时的示意图。

图2为图1中A处的局部放大图。

图3为本发明在坐底锚泊状态时的示意图。

图4为图3中B处的局部放大图。

图5为本发明养殖平台下潜方法的过程示意图。

图6为本发明养殖平台上浮方法的过程示意图。

图7为本发明立柱侧壁与锥塞插装相配的结构示意图。

图8为本发明养殖平台的俯视图。

图9为本发明双锚链组件的结构示意图。

图10为本发明三锚链组件的结构示意图。

其中：1、主潜水绞车；2、养殖平台；3、锥塞；4、导缆孔；5、辅潜水绞车；6、系泊缆；7、锚固基础；

21、立柱；211、插装孔；212、导向槽；

31、锁止件；32、环形凹槽；

41、基座；42、导轮；

50、钢缆；

61、纤维缆绳；62、双锚链组件；63、三锚链组件；620、三眼板；630、四眼板。

具体实施方式

下面结合附图，说明本发明的具体实施方式。

如图1和图2所示，本实施例的一种渔业养殖平台的坐底抗台锚泊方法，养殖平台2竖向布设的立柱21顶部安装有主潜水绞车1，立柱21下部配设有导缆孔4，系泊缆6底端固定于海底的锚固基础7上，系泊缆6顶端向上穿过导缆孔4后由主潜水绞车1牵引；导缆孔4固定于锥塞3上，锥塞3侧向插装至立柱21下部；还包括辅潜水绞车5，锥塞3经由钢缆50由辅潜水绞车5牵引；

锚泊方法包括由半潜作业状态向坐底锚泊状态切换的下潜方法，具体包括如下步骤，如图5所示：

第一步：向养殖平台2的主体结构中持续增加压载水，养殖平台2下潜；

第二步：至养殖平台2受到中性浮力时，停止注入压载水，养殖平台2继续下潜直至坐底海床面；

第三步：养殖平台2坐底后，再次增加压载水以增加平台湿重；

第四步：释放立柱21下部的锥塞3，辅潜水绞车5释放钢缆50；同时，主潜水绞车1逐步收紧系泊缆6；

第五步：系泊缆6逐渐绷紧，锥塞3脱离立柱21，如图3和图4所示；此时，系泊缆6的受力不再通过导缆孔4改变方向，而是直接作用在主潜水绞车1上，使得系泊缆6的拉力有着较大的垂向分力；

第六步：由主潜水绞车1收紧系泊缆6至预设的预张力，该预张力的水平分力用于限制养殖平台2的水平位移，垂直分力用于增加养殖平台2对海底的正压力。

在养殖平台2主体结构调整压载水，由半潜切换为坐底状态后，通过辅潜水绞车5的工作来调整系泊缆6的长度，并结合主潜水绞车1对系泊缆6的收紧，从而改变系泊点受力作用点和方向，增加系泊缆6垂直向下的约束力分量，提升坐底正压力，提升系泊定位功能，以适应坐底避台状态下的抗滑移与抗倾覆。

锚泊方法还包括由坐底锚泊状态向半潜作业状态切换的上浮方法，如图6所示，具体步骤为：

步骤一：由主潜水绞车1释放系泊缆6，同时逐渐减少养殖平台2主体结构中的压载水，养殖平台2持续上浮直至到达作业吃水高度；

步骤二：辅潜水绞车5缓慢收紧钢缆50，拉动锥塞3向着立柱21的方向移动，导缆孔4沿着系泊缆6的长度方向上相对移动；

步骤三：随着辅潜水绞车5的持续收紧，锥塞3插装至立柱21侧壁面上，将锥塞3相对于立柱21锁止；此时，系泊缆6的受力通过导缆孔4改变方向，使得靠泊作业船只能够有足够的安全水深进行作业；

步骤四：由主潜水绞车1继续收紧系泊缆6直至达到预设张力。

主潜水绞车1连接系泊缆6中的纤维缆绳，经由主潜水绞车1的工作控制系泊缆6的长度，其在半潜作业的时候释放纤维缆绳61，在坐底避台的时候收紧纤维缆绳61。

如图7所示，立柱21侧壁面上开设有供锥塞3插装的插装孔211，插装孔211上部延伸有导向槽212；在辅潜水绞车5工作拉近锥塞3的过程中，锥塞3经由导向槽212的引导而稳定插装至插装孔211中。

插装孔211内壁面的周向还配装有锁止件31，锥塞3外壁面上开设有与锁止件31插装相配的环形凹槽32；锁止件31在动力机构带动下相对于插装孔211内壁面伸出或缩进，伸出的锁止件31插装至环形凹槽32中而对锥塞3锁止，缩进的锁止件31则解锁对于锥塞3的锁止。

轴向贯穿锥塞3开设有供钢缆50穿设的通孔，插装孔211内底面上开设有通道，钢缆50穿过通道后由辅潜水绞车5牵引。

锥塞3为圆台型钢结构，锥塞3内部中空，由锥塞3与导缆孔4构成的构件在海水中保持浮力中性。

导缆孔4包括有固定安装于锥塞3大端端面的基座41，基座41侧面上转动安装有导轮42，导轮42圆周外壁面与基座41之间构成供系泊缆6穿过的孔。

导轮42为钢制定滑轮，其随着系泊缆6的穿设移动而转动，对系泊缆6进行转向引导。

如图8所示，养殖平台2为由八根立柱21构成的正八边形结构，间隔布设的其中四个立柱21上分别布设有两组系泊装置，同一根立柱21上系泊装置的系泊缆6呈现90°的张角，八组系泊装置的系泊缆6向着四个方向呈整体十字形的分布式结构，从而能够牢牢地限定住渔业养殖平台各方向潜在的滑移、倾覆位姿运动，不管哪个方向有风浪流来袭，渔业平台都能受到系泊系统良好的锚泊定位作用。

通常情况下，养殖平台2的整体直径达百米级，其主体结构由钢制的立柱21结合横、斜撑组成，在主体结构上沿着周向支撑采用高强聚乙烯材料制作的网衣，构成养殖水体。

在作业状态下时，整个平台处于半潜式漂浮状态，抗台状态下时，整个平台坐底海床面。

系泊缆6包括有上段由主潜水绞车1牵引、缠绕的纤维缆绳61，纤维缆绳61下端穿过导缆孔4后衔接有双锚链组件62，双锚链组件62端部衔接有三锚链组件63，三锚链组件63端部经由转接环固定安装于锚固基础7顶面。

通过复合使用纤维缆绳61以及钢制的锚链，使得系泊缆6有着较大的弹性、较小的刚度，减小极值载荷，有效避免系泊系统出现过大的峰值载荷。

由纤维缆绳61以及钢制的锚链构成的系泊缆6，兼具悬链线系泊和绷紧式系泊系统的优势，一方面海底段有较重的锚链提供足够的恢复力并且避免锚固基础的上拔力，另一方面上段采用合成纤维缆绳61使得整个缆的构成拥有比单纯锚链小得多刚度，避免了绷紧式系泊系统的锚固基础需要承受较大的上拔力的缺点，降低了锚固基础建造、施工的成本。

本实施例中，纤维缆绳61采用高强聚乙烯制造，为直径0.165米的合成纤维缆绳，其刚度小于锚链的刚度；作业海况时保持预设的长度，生存海况时通过主潜水绞车1收紧纤维缆绳61直至到坐底状态，通过主潜水绞车1调整系泊缆6中纤维缆绳61的长度。

纤维缆绳61端部插编安装有卸扣，卸扣衔接于纤维缆绳61与双锚链组件62之间，双锚链组件62和三锚链组件63之间经由另一组卸扣连接；双锚链组件62两端端部安装有三眼板620，如图9所示，三锚链组件63两端端部安装有四眼板630，如图10所示，双锚链组件62端部经由三眼板620与相应的卸扣配装，三锚链组件63两端端部经由四眼板630与相应的卸扣或是转接环配装。

本实施例中，双锚链组件62的两个三眼板620之间安装有两根平行的R3S级锚链，长度20米，直径0.109米；三锚链组件63的两个四眼板630之间安装有三根平行的R3级锚链，长度55米，直径0.198米。

卸扣和转接环均采用钢铁制造；锚固基础7为矮粗圆柱体，底部带有尖刺，采用钢筋硂预制而成，是一种重力式锚，顶部与转接环相连。

本发明中通过导缆孔4的设置，并将其设置于立柱21下部，即处于水下较深位置处，在作业海况下，不仅通过半潜状态有利于鱼类的养殖，而且也有利于船舶的停靠，满足作业海况下的安全适用性，作业海况下的安全适用性，尤其适用于浅水珊瑚礁地质海域中渔业养殖平台的定位。

本发明中，在坐底时，通过调整系泊力的作用点和作用方向，以及系泊缆6的长度和预张力，不仅保证了系泊系统对养殖装备水平运动的限制与定位，而且通过系泊力变换方向增加了系泊系统对养殖装备的垂向约束力，即增加了养殖装备坐底时候对海底的正压力，可以有效适应、提升坐底避台状态下抗滑移与抗倾覆的生存能力。

对于坐底的养殖平台2而言，其可能受到由水平波浪力、流力和上拔水动力共同产生的倾覆弯矩而产生旋转、倾覆等离开地面的情形，由养殖平台2湿重产生的弯矩、以及系泊缆6作用的垂向力产生的抵抗弯矩，将有效保证平台不会发生倾覆或抬离地面的现象。

对于坐底的养殖平台2而言，其还可能受到由水平波浪力和流力等作用而产生水平运动，水平运动的抵抗力就是养殖平台2与海底的摩擦力，以及系泊缆6的拉力。摩擦力的大小与养殖平台2、海底之间的正压力成正比，系泊缆6垂向分量的增加将促使正压力增加，有助于摩擦力的增加，从而提升水平运动的抵抗能力。

本发明中的系泊装置，能够有效确保养殖平台2在坐底状态时没有离开海底，即不会反复和海床面发生碰撞，并且能够确保养殖平台2的水平位移在0.5米的范围内。

本发明为渔业养殖平台的常态化生存与在位运行提供了一种全新的系泊定位方法，尤其适用于远海渔业养殖平台的使用，大大提升了养殖平台在恶劣海况下的生存能力。

以上描述是对本发明的解释，不是对发明的限定，本发明所限定的范围参见权利要求，在本发明的保护范围之内，可以作任何形式的修改。