工業海洋養殖技術

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1.設計簡述

2007年，應美國大豆工業協會OCAT項目的的要求，NewHampshire大學（UNH）機械工程部和海洋工程中心的工程師對已有的OCAT網箱作出了他們的設計評論。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后選用部件的鑒定。UNH的設計評論對二處可能的改進作出了鑒定：原有框架角部連接部件的改進，和／或在一個或二個HDPE框架環上去除鋼制角部連接件。依據經鑒定改善的改進型OCAT網箱構建成功。下面UNH的設計評論和改進的網箱構建的詳細說明取之于UNH遞交給美國大豆工業協會USB的最終報告：置于海灣中OCAT網箱的建造和布置（Celikkloetal.，2007d）。

2.角部連接件的改進

圖1中所示的原來的角部焊接件連接HDPE形成堅固的網箱框架。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，而因尺寸的關系標準的鋼管不能使用。只能用鋼管進行機加工使它能匹配。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。但是經調查發現每個連接件的制作價格約為3250美元，整個網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，對角部連接件進行了一系列的設計改進使管子連接件簡化并用容易找到的現有材料制作。首先網箱上斜管的直徑增大使其和上下邊框的管徑相同。然后使用標準的10英寸（25.4厘米）鋼制管接頭和法蘭結合在角部連接件的設計中。但是與原來的設計不同，HDPE管子不再插入鋼制管的延伸件中而是用螺栓和法蘭進行連接（圖2）。

圖3所示是一個改進后的角部連接件的樣品。此改進的角部連接件是用標準的10英寸鋼管制作的，并設計成與10英寸的DR11HDPE管相匹配。每個改進的角部連接件都由一個標準的90度三通，二個標準的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。錨鏈和吊孔的設置基本與原來的設計一樣，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管的外經為10.75英寸而內徑為8.72英寸，平均的壁厚為1.015英寸。HDPE管子部分也作了改進以適應新的角部連接件。改進包括法蘭的二個部分，一個HDPE短管端和一個鋼制的支撐環被熔接到各個HDPE管端上（圖4）。安裝好以后鋼制的支撐環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）。

這一改進簡化了角部連接件的制作，降低了總的成本并簡化了網箱的建造過程。表1中列出了原來的連接件和新設計部件的最終成本。新的角部連接件降低大約50％的成本。因不需要再將HDPE管擠推進鋼管而使網箱的制造簡單了。在HDPE管子上不需要再鉆孔了。通過旋轉支撐環就可以使鋼制角部連接件和HDPE管子部分對齊了。而且，因新系統的模塊化結構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）。增大的重量使改進部件的移動狀況變復雜。為了解決這個問題，制作了角部連接件的支撐部件。設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對整個網箱的重量提供支撐。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網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。