浮式消波筏间连接辅助构件的设计

王曼+李俊+胡庆松+陈雷雷+林军

摘 要：近年来，我国将发展海洋经济纳入国家战略，海水养殖产业得到了进一步发展，用于消减风浪，防护海水养殖设施的浮式消波装置也被大力推广使用。文章设计了一种新型浮式消波筏间的连接辅助构件，结构设计精巧，拆卸容易，可在不破坏消波筏组件的情况下原地拆卸连接结构，更换消波筏单体，使浮式消波筏组件的维修保养更为方便，可大大节省人力物力，促进渔民增产增收。

关键词：海水养殖；浮式消波筏；连接辅助构件；L形连接件

中图分类号：TH131.9 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2017）35-0048-02

引言

随着陆地粮食资源紧缺，海洋资源的争夺也将更加激烈，国家“十三五”规划提出了拓展蓝色经济空间，壮大海洋经济等一系列目标[1]，海洋牧场的建设也得到了进一步加强，海水养殖是建设海洋牧场的重要组成部分，也是实现我国渔业持续增产增收的重要途径[2]。

现有的水产养殖区大都集中在10米等深线的沿海近岸海域，养殖空间拥挤，导致水体流动性差，局部海域超负荷发展， 海水富营养化程度不断恶化，养殖病害不断发生等一系列问题，成为制约海水养殖的瓶颈。近海开放型海域和远海水域一般离岸比较远， 水质优良。并且水域开阔，海流通畅， 环境容量大， 自净能力强， 能有效降低养殖病害发生， 非常适宜海水养殖。但这些开放海域往往风大、浪高、流急，海况复杂，养殖设施的抗风浪防护问题越来越凸显，各式各样的消波装置也应运而生[3-4]。其中浮式消波筏由于生产成本低，消波效果好等优点在海水网箱养殖业中得到大量应用[5]。浮式消波筏间通过连接构件连接后组成浮式消波系统，但现有浮式消波筏单体之间的连接由于配合间隙问题，导致单体间的相互扭动不够理想；在恶劣的台风期间，消波筏单体间的连接件受力集中，易损坏（图1），现有连接件在不破坏消波筏单体的情况下，难以拆卸和更换，维护成本很高。

针对上述问题，文章设计了一种新型的浮式消波筏间的连接辅助构件，该连接结构设计精巧，拆卸较容易，当有某一个消波筏单体受损时，可在不破坏消波筏组件的情况下原地拆卸连接结构，更换消波筏单体，辅助连接构件的设计使受损组件维修更方便。

1 消波筏的工作原理介绍

消波系统的工作机理是通过具有一定体积和自重的浮动构筑物，在海上受各向风、浪、流组合作用时，所发生的横摇、纵摇、升沉、进退、横移和首尾摆动，以衰减外力作用的能力，从而起到消波的作用。其中浮式消波筏由于消波效果好，透水性好，掩护区域内的水体换水率高，水体循环受到的限制小，对海产品滤食海水中的浮游生物和有机碎屑颗粒影响较小，因而较传统消波装置而言使用的越来越广泛。浮式消波筏單体间通过连接件组装在一起，消波筏既直接反射波浪，还通过消波筏单体之间的上下扭动起到压浪的作用。图2所示为消波筏的正常工作示意图。

2 浮式消波筏间连接辅助构件的整体结构设计

根据消波筏的安装作用和使用现状，对连接辅助构件进行设计。文章设计的消波筏间连接辅助构件主要由一对L形连接件，一个限位销块和一根销棒等部件组成，其构件立体结构图和剖面图见图3，图4。其中一对L形连接件相互装配并在水平面内呈中心对称，L形连接件具有长端和短端，长端具有供短端插入的限位槽；限位槽底部留有供销棒插入的插入孔，短端也对应着销棒插入孔；图3中限位销块上也有销棒插入孔。

3 浮式消波筏间连接辅助构件的关键部件结构设计

3.1 L型连接键的设计

图5 L形连接件相互装配并在水平面内呈中心对称，它具有长端101与短端102。长端101具有供短端102插入的限位槽，限位槽底部留有供销棒插入的孔101a；短端102设有插入孔102a，销棒插入孔102a为不封闭的弧形槽孔。长端设计：长端101内切面内有销块斜面引导凸台，且长端恰能和另外一个L型连接键的短端过盈配合。短端设计：短端102设有与销块引导凸台相配合的凹槽203，用于销块的辅助限位。L型连接件的长短端配合设计，给浮体上下左右的晃动留有一定间隙，消波筏的消波效果更好。

3.2 销块及销棒的结构设计

图6中的限位销块两侧具有弧形面202，弧形面202与L形连接件长端的弧形面形成近似圆形的连接孔，用于连接相邻的浮式消波筏管件。图7斜面销块引导凸台决定该辅助构件与浮式消波筏单体管件间的配合间隙，销块引导凸台与凹槽203过盈配合，用于保证两个L型连接件紧密配合。

销棒（图8）的长度小于L形连接件两侧的距离，销棒插入孔（101a）外侧具有螺纹，用于与螺栓装配，将销棒限定在辅助构件内部。

3.3 整体结构配合设计

对于消波筏辅助构件的各部分装配也有一定要求，销棒与各个插入孔过盈配合，且销棒的长度小于L形连接件两侧的距离，销棒在浮式消波筏单体运动过程中，不受消波筏单体运动产生的相互作用力。

限位销块两侧具有弧形面202，弧形面与L形连接件的弧形面形成近似圆形的连接孔，用于连接相邻的浮式消波筏。斜面销块引导凸台决定该辅助构件与浮式消波筏单体管件间的配合间隙，销块引导凸台与凹槽203过盈配合，用于保证两个L型连接件紧密配合。销棒、限位销块及L型连接键的组装放大图如图9所示。图10所示为消波辅助构件在连接销波筏时的具体使用效果图。

4 结束语

本文设计的浮式消波筏连接件的优点在于：

（1）L形连接件相互对称，零部件种类少，制作、储备、使用都十分方便。配合结构设计巧妙，可紧密配合，辅助构件将浮式消波筏单体的管件左右间隙连接，能保证消波筏单体间在波浪的作用下上下扭动，限位销块可将浮式消波筏单体的管件上下限位，也保证了凸台与凹槽间能够过盈配合，防止浮式消波筏间连接辅助构件的松动。销棒可将销块固定，防止销块脱落。

（2）装配结构设计巧妙，辅助构件自身稳定，可靠性高，同时还能保证浮式消波筏单体连接需要的间隙，满足浮式消波筏单体间的上下扭动。整个连接构件设计精巧，拆卸较容易，当有消波筏组件受损时，可在不破坏消波筏单体的情况下原地拆卸连接结构，方便维修受损组件。该连接辅助构件已经获得发明专利（专利号：ZL201610075970.7）

参考文献：

[1]颜慧慧，王凤霞.中国海洋牧场研究文献综述[J].科技广场，2016（6）：162-167.

[2]阙华勇，陈勇，张秀梅，等.现代海洋牧场建设的现状与发展对策[J].中国工程科学，2016，18（3）：79-84.

[3]黄桂芳.HDPE浮筏式消波堤在水产健康养殖发展上的应用[J].渔业研究，2006（4）：32-35.

[4]成小飞.一种掩护深水养殖的浮式防波堤[J].福建交通科技，2013（6）：109-112.

[5]陈继梅，郑国富，黄桂芳.建设浮筏式消波堤减灾体系拓展海水养殖发展空间[J].水产科技，2006（6）：24-27.endprint