工業(yè)海洋養(yǎng)殖技術(shù)

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1.設(shè)計簡述

2007年，應(yīng)美國大豆工業(yè)協(xié)會OCAT項目的的要求，NewHampshire大學(xué)（UNH）機(jī)械工程部和海洋工程中心的工程師對已有的OCAT網(wǎng)箱作出了他們的設(shè)計評論。此評估包括所有組成部件的評定，組成部件有效性和連接性的鑒定，制作和組裝成本的估值以及對改進(jìn)后選用部件的鑒定。UNH的設(shè)計評論對二處可能的改進(jìn)作出了鑒定：原有框架角部連接部件的改進(jìn)，和／或在一個或二個HDPE框架環(huán)上去除鋼制角部連接件。依據(jù)經(jīng)鑒定改善的改進(jìn)型OCAT網(wǎng)箱構(gòu)建成功。下面UNH的設(shè)計評論和改進(jìn)的網(wǎng)箱構(gòu)建的詳細(xì)說明取之于UNH遞交給美國大豆工業(yè)協(xié)會USB的最終報告：置于海灣中OCAT網(wǎng)箱的建造和布置（Celikkloetal.，2007d）。

2.角部連接件的改進(jìn)

圖1中所示的原來的角部焊接件連接HDPE形成堅固的網(wǎng)箱框架。HDPE管子插入管狀的鋼制延伸部件并用螺栓固定，但是為了使HDPE－鋼制件界面的連接正常，而因尺寸的關(guān)系標(biāo)準(zhǔn)的鋼管不能使用。只能用鋼管進(jìn)行機(jī)加工使它能匹配。管材通常很難獲取而且比鋼管要貴得多。如原來的OCAT角部焊接件重105磅（47.6kg），它的好處是搬動很方便。但是經(jīng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)每個連接件的制作價格約為3250美元，整個網(wǎng)箱框架的八個角部連接件總計要26000美元。這是鋼制連接件的價格。因考慮到工程的成本，對角部連接件進(jìn)行了一系列的設(shè)計改進(jìn)使管子連接件簡化并用容易找到的現(xiàn)有材料制作。首先網(wǎng)箱上斜管的直徑增大使其和上下邊框的管徑相同。然后使用標(biāo)準(zhǔn)的10英寸（25.4厘米）鋼制管接頭和法蘭結(jié)合在角部連接件的設(shè)計中。但是與原來的設(shè)計不同，HDPE管子不再插入鋼制管的延伸件中而是用螺栓和法蘭進(jìn)行連接（圖2）。

圖3所示是一個改進(jìn)后的角部連接件的樣品。此改進(jìn)的角部連接件是用標(biāo)準(zhǔn)的10英寸鋼管制作的，并設(shè)計成與10英寸的DR11HDPE管相匹配。每個改進(jìn)的角部連接件都由一個標(biāo)準(zhǔn)的90度三通，二個標(biāo)準(zhǔn)的45度彎頭以及三個鋼制法蘭，其中一個焊接在三通上另外二個焊接在彎頭上組成。90度的三通和45度的彎頭焊接在一起，制成后三通的角度要適合HDPE斜管的安裝。錨鏈和吊孔的設(shè)置基本與原來的設(shè)計一樣，但是為了承受口徑較大的鋼管鋼板的尺寸增加了。上下邊框和斜管部分都用10英寸的SD11HDPE管子制造。HDPE管的外經(jīng)為10.75英寸而內(nèi)徑為8.72英寸，平均的壁厚為1.015英寸。HDPE管子部分也作了改進(jìn)以適應(yīng)新的角部連接件。改進(jìn)包括法蘭的二個部分，一個HDPE短管端和一個鋼制的支撐環(huán)被熔接到各個HDPE管端上（圖4）。安裝好以后鋼制的支撐環(huán)可以用螺栓與焊接在角部連接件三通和彎頭上的法蘭相連接了（圖4）。

這一改進(jìn)簡化了角部連接件的制作，降低了總的成本并簡化了網(wǎng)箱的建造過程。表1中列出了原來的連接件和新設(shè)計部件的最終成本。新的角部連接件降低大約50％的成本。因不需要再將HDPE管擠推進(jìn)鋼管而使網(wǎng)箱的制造簡單了。在HDPE管子上不需要再鉆孔了。通過旋轉(zhuǎn)支撐環(huán)就可以使鋼制角部連接件和HDPE管子部分對齊了。而且，因新系統(tǒng)的模塊化結(jié)構(gòu)使拆卸和重新組裝都很方便。需要注意的是新的角部連接件的重量增加了338磅（153.3kg）。增大的重量使改進(jìn)部件的移動狀況變復(fù)雜。為了解決這個問題，制作了角部連接件的支撐部件。設(shè)計的這些支撐部件有輪子用于移動角部連接件并在需要的時候?qū)φ麄€網(wǎng)箱的重量提供支撐。支撐件如圖5所示。在建造時確定的一個意想不到支撐件的好處是當(dāng)網(wǎng)箱處于離開地面放置的狀況下組裝很方便。新的角部連接件和支撐件的圖分別在附錄A和B中。