网箱养殖平台的研制【毕业论文】.doc

1、本科毕业论文（20 届）网箱养殖平台的研制所在学院 专业班级 海洋科学 学生姓名 学号 指导教师 职称 完成日期 年 月 毕业论文 正文2目录目录-2摘要-3英文摘要-4文献综述-5关键词-60 引言-71 平台设计-91 1 设计思路-91 2 设计图-101 3 设计参数-11-2 载荷分析- -122.1 风荷载的计算-122.2 波浪荷载的计算- -142.3 浮力荷载的计算-163 建模-173.1 工具介绍-173.2 模型详图-184 受力分析-194.1 平台的应力测试-194.2 锚绳的受力分析-235 运动分析-245.1 锚绳运动导致的平台整体运动范围-245.2 支架位

2、移图-256 总结-28参考文献-29附图-30波浪力的计算方法-30毕业论文 正文3摘要深水网箱是目前国内比较前沿的研究项目，作为我国开发海洋，利用海洋的前沿项目，具有广阔的发展前景。在研究深水网箱的过程中，我们除了要对网箱主体有深刻的认识外，对深水网箱的各种配套设施也必须高度关注，协调发展，这样才能实现研究的效益最大化。网箱养殖平台就是这么一种配套设施，鉴于国内网箱养殖平台的研究设计还处于原始阶段，笔者在借鉴国内外各种新型网箱的优点的基础上设计了一款深水网箱的配套设施网箱养殖平台。该平台大小为 200 平米，分为四个功能不同的房间，是养殖工作人员作业休息的好场所。这个设计主要包括两个部分，

3、上面的房子和下面的浮子，中间是三层实木交替构筑的支撑结构。在考虑了海洋中的波浪荷载，风荷载，重力荷载，浮力荷载等因素的情况下，计算出这几个因素作用在网箱养殖平台上的力或者压强，然后利用建模软件建立三维模型，在模型中并且加入荷载，分析在这些力的作用下导致网箱平台底部的三层构件所受的应力以及由应力导致的位移。经过应力分析，设计结构中的各部分在正常承压下所受到的应力和位移都在合理范围，参考各种材料的许用应力，得到在各种条件下材料所受的应力在材料能够承受的范围内。毕业论文 正文4AbstractDeep-water tradional is the present domestic of the ou

4、tlying research project in China, as the oceans, and utilize Marine development frontier projects, has broad prospects for development. In the process of research deep-water tradional except to tradional, our main body have a profound understanding of outside, deepwater tradional facilities must als

5、o concern, and coordinated development, so as to realize the benefit maximization research. Breeding platform is submerged such a supporting facilities, in view of the domestic study of submerged breeding platform design is still in the original stage, the author in the various new at home and abroa

6、d based on the advantage of submerged in a deep-water tradional design of supporting facilities - tradional breeding platform. This platform size for 200 square meters, is divided into four functions of different room, is breeding staff assignments rest well places. This design includes two parts, t

7、he top of the house and is among the float, below the three-layer solid wood alternate build support structure. In considering the sea waves in load, wind load, gravity loads, buoyancy under the condition of load factors, calculates that several factors effect on the force submerged breeding platfor

8、m, then use modeling or pressure 3d model software is built in model and join load, analysis in these force led to the bottom of the submerged platform by three layers of stress and component by stress in displacement. After stress analysis, design the structure of each part in normal pressure next

9、by the stress and displacement are in reasonable range, reference of various materials allowable stress in various conditions, get by in the stress material within the range of the material will withstand. 毕业论文 正文5文献综述一个网箱养殖平台必须有以下功能：（1）能够承载足够的重量 （2）面积足够，具有多种功能 （3）具有不错的稳定性，能够应付极端天气。该平台长为 20.3 米，宽12

10、米，面积 243.6 平米，分成四个单元，依次为厨房，储物间，卫生间，小卖店等生活区，外围有栏杆，和里面的房间之间形成走廊，作为海洋观景区。因为面积足够大，设计最大承载重量足够，所以这个平台功能齐全，适应海上水文气象的能力比较强，是一个比较理想的海洋养殖平台。可用于海上油气资源勘探、开发的移动式、固定式平台等统称。由上部结构、设施与设备、支承结构等组成。按 其 结 构 特 性 和 工 作 状 态 可 分 为 固 定 式 、 活 动 式 和 半 固 定 式 三 大 类 。 固 定 式 平 台的 下 部 由 桩 、 扩 大 基 脚 或 其 他 构 造 直 接 支 承 并 固 着 于 海 底 ， 按

11、 支 承 情 况 分 为 桩 基式 和 重 力 式 两 种 。 活 动 式 平 台 浮 于 水 中 或 支 承 于 海 底 ， 能 从 一 井 位 移 至 另 一 井 位 ，接 支 承 情 况 可 分 为 着 底 式 和 浮 动 式 两 类 。 近 年 来 正 在 研 究 新 颖 的 半 固 定 式 海 洋 平台 ， 它 既 能 固 定 在 深 水 中 ， 又 具 有 可 移 性 ， 张 力 腿 式 平 台 即 属 此 类 。 着 底 式 平台 坐 底 式 平 台 。 最 早 的 活 动 平 台 采 用 钻 井 驳 船 。 后 来 随 着 海 洋 石 油 钻 探 水 深的 不 断 增 加 ,钻

12、 井 驳 船 进 一 步 发 展 成 坐 底 式 平 台 ,它 由 沉 垫 、 立 柱 和 平 台 甲 板 三部 分 组 成 ,适 用 于 水 深 为 5 30 米 而 且 海 底 比 较 平 坦 的 场 合 。 沉 垫 可 以 是 整 体 式 ，也 可 以 是 分 离 式 。 向 沉 垫 内 灌 水 ， 平 台 即 下 沉 坐 落 在 海 底 。 把 水 排 出 ,平 台 就能 浮 起 ， 故 这 种 平 台 又 有 沉 浮 式 之 称 ,要 求 沉 得 下 ， 坐 得 稳 ， 浮 得 起 。 中 国 建 成的 胜 利 一 号 平 台 即 属 浅 海 坐 底 式 平 台 。 自 升 式 平

13、台 。 由 一 个 驳 船 式 船 体 和 若 干 能 升 降 并 能 起 支 撑 作 用 的 桩 腿 组成 ， 船 体 有 足 够 的 浮 力 以 运 载 钻 井 设 备 和 给 养 到 达 工 作 地 点 。 作 业 时 平 台 被 桩 腿支 撑 并 抬 升 到 海 面 以 上 。 转 移 时 ， 把 桩 腿 拔 起 ， 驳 船 式 船 体 下 降 浮 于 水 面 ， 即 可拖 运 到 另 一 地 点 。 自 升 式 平 台 分 为 插 桩 自 升 式 和 沉 垫 自 升 式 。 桩 腿 可 插 入 海 底 ， 也 可 在 桩 腿 下面 设 置 “桩 靴 ”或 独 立 的 小 沉 垫 。

14、桩 腿 结 构 可 以 是 封 闭 壳 体 式 ， 也 可 以 是 构 架 式 。桩 腿 升 降 机 构 ， 有 电 动 液 压 式 和 电 动 齿 轮 齿 条 式 。 船 体 平 面 形 状 可 以 是 三 角 形 、矩 形 或 五 边 形 ， 其 特 点 是 浮 运 方 便 ,作 业 时 稳 定 性 好 ， 适 用 水 深 为 5 90 米 。这 种 平 台 的 应 用 较 广 。 浮 动 式 平 台 钻 井 船 。 把 钻 井 设 备 安 装 在 船 体 上 ， 靠 锚 系 或 动 力 定 位 ， 在漂 浮 的 状 态 下 钻 井 。 一 般 都 有 自 航 能 力 ， 可 在 几 百

15、米 或 上 千 米 水 深 的 海 域 工 作 ，但 对 风 浪 极 为 敏 感 ， 当 风 力 超 过 7 8 级 ， 波 高 超 过 3 4 米 时 就 要 停 止 作 业 。 半 潜 式 平 台 。 主 要 由 上 部 结 构 、 下 潜 体 、 立 柱 及 斜 撑 组 成 ， 下 潜 体 有 靴式 、 矩 形 驳 船 船 体 式 、 条 形 浮 筒 式 。 其 外 形 与 坐 底 式 平 台 相 似 ， 上 部 结 构 装 设 全部 钻 井 机 械 、 平 台 操 作 设 备 以 及 物 资 储 备 和 生 活 设 施 、 它 是 一 个 由 顶 板 、 底 板 、侧 壁 和 若 干

16、纵 横 仓 壁 组 成 的 空 间 箱 形 结 构 ， 水 密 性 较 高 ， 能 提 供 较 大 的 浮 力 ， 作业 时 下 潜 体 灌 入 压 舱 水 使 其 潜 入 水 下 一 定 深 度 ， 靠 锚 缆 或 动 力 定 位 。 拖 航 时 排 出压 舱 水 ， 使 下 潜 体 浮 在 水 面 。 在 浅 水 区 作 业 时 可 使 下 潜 体 坐 落 在 海 底 ， 类 似 坐 底毕业论文 正文6式 平 台 。 它 既 可 在 10 600 米 深 的 海 域 工 作 ,又 能 较 好 地 适 应 恶 劣 的 海 况 ， 但 其经 济 水 深 一 般 为 100 300 米 。 在

17、深 水 海 域 中 开 发 石 油 时 ， 坐 底 式 钻 井 平 台 不 能 满 足 要 求 ； 自 升 式 平 台 虽 然使 用 水 深 较 大 ， 但 不 经 济 ； 浮 动 式 钻 井 船 可 适 用 于 较 大 水 深 ， 然 而 受 海 况 的 影 响 ，其 开 工 率 很 低 ； 而 半 潜 式 平 台 既 可 在 很 深 的 海 域 工 作 ， 又 较 能 适 应 恶 劣 的 海 况 ，有 良 好 的 运 动 特 性 。 因 此 ， 半 潜 式 平 台 是 目 前 深 海 钻 井 的 主 要 装 置 。 活 动 式 平 台 ，由 于 机 动 性 能 好 ,故 一 般 均 用 于

18、 钻 井 。 坐 底 式 平 台 特 别 适 合 于 浅 海 (10 米 左 右 及岸 边 的 潮 间 区 )油 田 的 钻 井 和 采 油 工 作 。 自 升 式 平 台 和 半 潜 式 平 台 主 要 是 供 钻井 之 用 ， 当 油 田 的 规 模 很 小 而 又 不 宜 设 置 固 定 式 平 台 时 ， 也 可 做 采 油 用 。 活 动 式平 台 整 体 稳 定 性 较 差 ， 对 地 基 及 环 境 条 件 有 一 定 的 要 求 。 固 定 式 平 台 整 体 稳 定 性 好 ， 刚 度 较 大 ， 受 季 节 和 气 候 的 影 响 较 小 ,抗 风 暴的 能 力 强 。 缺

19、 点 是 机 动 性 能 差 ,一 经 下 沉 定 位 固 定 ， 则 较 难 移 位 重 复 使 用 。 桩 基平 台 属 钻 井 、 采 油 平 台 ,工 作 水 深 一 般 在 十 余 米 到 200 米 的 范 围 内 （ 个 别 平 台 超过 300 米 ） ,是 目 前 世 界 上 使 用 最 多 的 一 种 平 台 。 从 设 计 理 论 和 建 造 技 术 来 衡 量 ，它 都 是 一 种 最 成 熟 和 最 通 用 的 平 台 型 式 。 钢 筋 混 凝 土 重 力 式 平 台 是 70 年 代 初开 始 发 展 起 来 的 一 种 新 型 平 台 结 构 ， 目 前 主 要

20、 用 于 欧 洲 的 北 海 油 田 。 这 种 平 台 具有 钻 井 、 采 油 、 储 油 等 多 种 功 能 ， 水 深 在 200 米 以 内 均 可 采 用 ， 最 佳 水 深 为100 150 米 。 半 固 定 的 张 力 腿 式 平 台 及 拉 索 塔 式 平 台 是 两 种 适 合 于 大 深 度 海 域 （ 200 米以 上 ） 的 平 台 结 构 。 是 近 年 来 发 展 起 来 的 新 结 构 型 式 ， 具 有 明 显 的 优 点 。 但 仍处 于 研 究 试 制 的 阶 段 。关键词网箱平台 波浪力 风力 重力荷载 浮子 网箱养殖 深水网箱 毕业论文 正文70 引

21、言大型抗风浪深水网箱养殖是十多年来发展起来的世界先进的海水鱼养殖方式，目前只有少数的国家和地区能开发生产这种设备。专家预言，发展大型抗风浪深水网箱养殖，将使渔业经济的增长方式产生根本性的转变。要发展大型抗风浪深水网箱养殖，改变传统陈旧的网箱，研制新型网箱是一条必经之路，现在，我校浙江海洋学院在这方面经过近几年的努力，已经研制出一批达到国际先进水平的抗风浪深水网箱，用此网箱养殖的大黄鱼，获得了业界的广泛好评，也很好的推动了网箱养殖在全国的推广。中国水产科学研究院南海水产研究所主持的国家 863 计划深水网箱养殖自动控制技术与装备课题取得重要成果，我国第一套具有自主知识产权的深水网箱养殖远程多路自

22、动投饵系统研制成功。该项目于 2009 年 9 月 29 日在广东湛江深水网箱养殖基地通过 863 专家组现场验收，这标志着我国深海设施养殖装备技术水平进入国际先进行列，具备了深海养殖工业化生产的能力，这是继 2002 年深海养殖重要装备抗风浪深水网箱研制成功后取得的又一项重要装备技术成果。深水网箱养殖远程多路自动投饵系统装备针对我国社会经济、海域海况条件及离岸深水网箱养殖集群管理和我国未来深海养殖装备技术的需求进行。该套技术装备融入了机电工程、环境技术、养殖技术、计算机技术等大量科技元素，有效解决了离岸深海养殖集群管理、定点给饵、按需分配、远程输送等难题，突破了模拟控制、多路配送、空气动力等

23、关键技术，改变了网箱养殖投喂传统模式，为养殖数字化技术奠定了基础。该系统装备完全自主研制，全国产化制造，与国外同类型自动投饵机相比，具有以下新特点：整机功率小 28%；触摸屏输入使操作更简单，适合渔民掌握；更经济实用，整机造价仅为国外的 47%，随着工艺熟化,价格将进一步下降 1/3；整机采用 316 不锈钢材料，整机防腐性能更高；采用低压气力输送性能更可靠；远程控制优于国外同类产品。深水网箱养殖远程多路自动投饵系统由投饵机组、自动控制系统、多路饲料配送系统、饲料喷投系统、能源供给系统组成，可以实现手动、自动、远程三种控制模式。据国家渔业机械仪器质量监督检验中心测定，该自动投饵系统在投饵输送距

24、离为每小时 300 米，投饵量为每小时 1200 千克，系统风量为每分钟 5.56 立方米，系统风压为 49 千帕。吨料能耗每吨每小时最大为 8.4 千瓦(平均为每吨每小时 5.0 瓦),投饵破碎率小于 0.7%，喷投距离达 11.3 米，完全满足深水网箱集群养殖的要求。该套自动投饵系统操作介面采用触摸屏输入，清晰直观，普通养殖工人看图便可进行操作，也可采用电脑操作和远程登陆操控。投饵行为由投饵时间、投饵量、投饵速率和投饵目标等参数设定，可实现动态和固态的定时、定点、定量投喂。该投饵系统的自动控制系统具备了进一步扩展的功能，能对养殖品种的生物学、影响养殖的主要环境因子、海况等要素进行数字化技术

25、处理，实现精准制导养殖；饲料配送系统的技术储备具备了从目前的 12 路扩展到 24 路的能力，将大幅度节约生产及管理成本；整机采用高防腐材料制作，适合开放式海洋工况作业。深水网箱、网箱养殖配套装备、鱼及鱼类给养是我国深海养殖发展计划中最关键的不可或缺的重要组成部分。自动投饵系统的研制成功，可大大降低养殖工人的劳动强度，减少养殖过程的人为疏失，提高养殖管理水平和养殖效率，意义重大。自动投饵装备具有广阔的应用前景，不仅对我国发展离岸深海养殖具有积极的推动作用，而且对我国陆基养殖实现自动化管理具有现实意义。毕业论文 正文8目前，我国有深水网箱约 4000 余只，海湾网箱 120 万只，年产优质鱼约为

26、 30万吨，自动投饵系统的开发成功，将有效促进深水网箱养殖向深海远海发展，网箱养殖容积将比现有网箱容积增加 1 倍以上；单位水体产鱼可达每立方米 26 千克，而饲料系数可比原来降低 20%40%，鱼类生长速度比原来养殖模式提高 20%；全国网箱养殖产量将得到大幅提高，养殖将由传统模式向现代工业化养殖模式迈进。该项目课题组已制定了自动投饵系统的优化技术方案，进一步完善制造工艺，并着手开展网箱主要养殖品种数字化技术研究，力争在“十二五” 全面赶上或超过国外深水网箱养殖管理水平。在大家都把注意力放在深水网箱的时候，我们也不能忽视和深水网箱互相配套，必不可少的设施网箱养殖平台的研究和创新。网箱养殖平台

27、并不是一个新兴事物，其实我们的渔民同志在很久以前就开始在近海靠岸处建立过各种大大小小的网箱养殖平台。这种平台是通过模板和塑料泡沫组合在一起，靠浮力支撑而建立起来的一种可以满足渔民基本的生活休息或者作业的海上活动场所。但是，长久以来，人们并没有把主要精力放在网箱养殖平台的研究和改进上，导致现在的网箱养殖平台还是很古老陈旧的样式，功能性也是老式的，已经不能适应现在高速发展的深水网箱养殖的需要，研制新型网箱养殖平台是一个而待解决的问题。基于此，笔者设计了一款新型网箱养殖平台，希望能够给广大同行提供一种小小的思路，为以后设计研制更多的网箱养殖平台而努力。毕业论文 正文91 平台的设计1.1 设计思路：

28、网箱养殖平台必须拥有多种功能，所以想到把网箱养殖平台的面积尽可能大一点，这样就要求下面的浮子要多用一些，同时所需的支撑架，也就是实木，也要多一些。为了使设计尽可能的满足网箱养殖的需要，笔者特地参考了一些已经在用的网箱养殖平台，来设计新的网箱养殖平台，下面的平台一般都是原始的“海上小屋”只有最简单的设施，缺电缺水。而且安全性能，抗风浪性能远不如现代化的养殖平台，更不用说和现代化的海上石油平台相比了。为了是平台的稳定性达到较高要求，必须有足够张力的锚绳，能够在特大风浪侵袭的情况下拉住网箱平台而不断。所以笔者选择锚绳为钢丝绳。在这里，先介绍一下现有的一些网箱养殖平台。如下图：东极岛网箱养殖平台这类网

29、箱养殖平台的主要缺点是面积较小，难以满足网箱养殖作业的多工作量，高密度的需要。优点是用浮子支撑架上面还有三层实木，能够支撑比其他平台更各大的载荷。笔者根据这些现有的网箱养殖平台，想到要满足大量的网箱养殖工作需要，网箱养殖平台的面积越大，越好，功能越强，越能满足广大渔民的需要。所以设计了一个加大版的这种平台。1.2 平台设计图：毕业论文 正文10房子长 2030cm，宽 1200cm，总面积达到 243.6 平米，相当于一个较大的陆地民房，上面有小卖店，观景区，储存室，厨房，洗浴间等等生活设施，空间大，在方便渔民的日常工作的同时，还能满足渔民的日常生活，甚至能够接纳游人观光，提高渔民收入。图二 前视图平台长 2030cm，设计高度 3m，房顶上可以安装风力发电设备以及各种电视信号装置或者太阳能电池板，实现平台的电气化。如果条件允许，还可以安装风力发电装置，变成一个小发电厂。