專利名稱：一種深海網箱浮管塌陷預警的裝置與方法
技術領域：
本發明涉及一種用于深海網箱預警的裝置與方法。
背景技術：
重力式深海網箱主要由浮架結構、網衣系統、配重系統和錨碇系統構成，是一 種深海抗風浪養殖設備。浮架結構在深海網箱抗風浪性能中起著極為重要的作用，它必 須具有足夠的強度以抵御風浪流的襲擊，還必須支撐網衣系統以維持有效的養殖空間。 風浪流對網箱的作用除使網衣變形、網箱容積減少之外，還會使網箱浮架結構變形，變 形嚴重時浮管塌陷，從而會導致整個網箱毀壞。浮管塌陷關系到養殖生產的成敗。浮管是一種彈性體，浮管塌陷的主要原因是在波浪流海洋載荷作用下，浮架內 部工作應力達到了浮管材料的屈服極限，從而失效破壞。目前對網衣的變形、浮架的剛體運動及其受力、錨繩受力有了許多研究和測試 方法，但對網箱浮管屈服失效導致塌陷，還沒有檢測與預警的方法。
發明內容
本發明的目的在于提供一種深海網箱浮管塌陷預警的裝置與方法，當網箱浮管 即將塌陷時能進行預警，以便采措施保證網箱安全。本發明的裝置由圓形密封的防護箱、防水型箔式應變片、程控數字動態電阻應 變儀、蓄電池、報警裝置和計算機組成，防水型箔式應變片粘貼在網箱浮管上錨繩系附 處；防水型箔式應變片用導線與程控數字動態電阻應變儀連接；程控數字動態電阻應 變儀與計算機連接；報警裝置與計算機連接；程控數字動態電阻應變儀與蓄電池連接； 程控數字動態電阻應變儀與蓄電池安裝在防護箱中；防護箱安裝在網箱內外浮管連接架 上，計算機與報警裝置安裝在深海網箱養殖平臺上。本發明的方法包括以下步驟(1)在萬能材料試驗機上通過拉伸試驗得到浮管材料的彈性模量E和屈服強度極 限os，許用應力
= os/n, n為安全系數，把彈性模量E和屈服強度極限o s和安全 系數n輸入到計算機中，計算可得許用應力值
;(2)程控數字動態電阻應變儀自動采集錨繩系附點處多通道應變數據；(3)程控數字動態電阻應變儀把采集到的應變的數據傳輸到計算機中；(4)計算機計算把應變數據乘以浮管材料的彈性模量E即得到各測量點的應力；(5)計算機把各點的應力值與浮管材料的許用應力值進行比較，當測量點的應力 值大于許用應力值時，發出信號通過報警裝置報警。本發明通過動態檢測網箱浮管應力，當浮管應力超過許用應力時發出預警信 號，以便采取措施，降低浮管工作應力，防止浮管塌陷，保證網箱安全。
圖1是本發明結構示意圖；圖2是本發明網箱結構圖；圖3是本發明網箱俯視圖；圖4是本發明防護箱結構示意圖；圖5是本發明防護箱內部結構示意圖；圖6是本發明預警程序示意圖。
具體實施例方式如圖1所示，本發明的裝置由圓形密封的防護箱9、防水型箔式應變片6、程控 數字動態電阻應變儀7、蓄電池8、報警裝置10和計算機11組成，所述的防護箱9由圓 柱形箱體12和箱蓋13組成，其間有環形密封墊圈14，并通過螺栓15緊固連接，箱體底 部開有用于防水性應變片6連接導線穿過的進線孔16和用于程控數字動態電阻應變儀7 與計算機連接線穿過的進線孔17，進線孔16和17上都裝有防水密封件27，箱體底部焊 接四塊定位板18，定位板上有螺栓孔，通過螺栓19將箱體12安裝在內外浮管的連接架3 上。防水型箔式應變片粘貼6在網箱內外浮管上錨繩系附點附近處，導線穿過防護箱9 底部的進線孔17與程控數字動態電阻應變儀7相連；程控數字動態電阻應變儀7與蓄電 池8連接，蓄電池8用于向程控數字動態電阻應變儀7提供電能。程控數字動態電阻應 變儀7與蓄電池8安裝在支架20上，支架20由四根立柱21和八根橫梁22通過螺栓連接 而成，分上下兩層，立柱和橫梁為角鋼。程控數字動態電阻應變儀7安裝在支架20的上 層，用兩根角鋼23通過螺栓固定在上層橫梁上。兩個并行的蓄電池8安裝在支架20的 下層，分別用兩根角鋼24通過螺栓固定在下層橫梁上。調整支架20上層橫梁上的四個 螺栓25，使螺栓25與防護箱內壁緊密接觸，使支架20固定在防護箱內。程控數字動態 電阻應變儀7通過RS-232串行接口與計算機11聯機，報警裝置10與計算機11連接；計 算機11與報警裝置10安裝在深海網箱養殖平臺26上。如圖2、3所示，深海網箱浮架結構包括外浮管1、內浮管2、連接內外浮管的連 接架3、扶手4、立管5。如圖6所示，本發明的方法包括使用防水型箔式應變片6和程控數字動態電阻應 變儀7來測量網箱浮管上錨繩系附點處的應力，當應力超過浮管材料許用應力時進行預 警，以便采取措施保證網箱安全。具體包括以下步驟(1)在萬能材料試驗機上通過拉伸試驗得到浮管材料的彈性模量E和屈服強度極 限os，許用應力
= os/n, n為安全系數，可取1.25 1.5，把彈性模量E和屈服強 度極限、和安全系數n輸入到計算機中，計算可得許用應力值
;(2)程控數字動態電阻應變儀自動采集錨繩系附點處多通道應變數據；(3)程控數字動態電阻應變儀把采集到的應變的數據傳輸到計算機中；(4)計算機計算把應變數據乘以浮管材料的彈性模量E即得到各測量點的應力；(5)計算機把各點的應力值與浮管材料的許用應力值進行比較，當測量點的應力 值大于許用應力值時，發出信號通過報警裝置報警。
權利要求
1.一種深海網箱浮管塌陷預警裝置，由圓形密封的防護箱、防水型箔式應變片、程 控數字動態電阻應變儀、蓄電池、報警裝置和計算機組成其特征在于防水型箔式應變 片(6)粘貼在網箱外浮管(1)和內浮管(2)上錨繩系附處；防水型箔式應變片(6)用導 線與程控數字動態電阻應變儀(7)連接；程控數字動態電阻應變儀(7)與計算機(11)連 接；報警裝置(10)與計算機(11)連接；程控數字動態電阻應變儀(7)與蓄電池⑶連 接；程控數字動態電阻應變儀(7)與蓄電池(8)安裝在防護箱(9)中；防護箱(9)安裝在 網箱內浮管(2)與外浮管(1)的連接架(3)上，計算機(11)與報警裝置(10)安裝在深海 網箱養殖平臺(26)上。
2.據權利1要求所述的一種深海網箱浮管塌陷預警裝置，其特征在于1)所述的防護箱(9)由圓柱形箱體(12)和箱蓋(13)組成，其間有環形密封墊圈 (14)，并通過螺栓(15)緊固連接，箱體底部開有用于防水性應變片(6)連接導線穿過的 進線孔(16)和用于程控數字動態電阻應變儀(7)與計算機連接線穿過的進線孔(17)，進 線孔(16)和進線孔(17)上都裝有防水密封件(27)，箱體底部焊接四塊定位板(18)，定 位板上有螺栓孔，通過螺栓(19)將箱體(12)安裝在內外浮管的連接架(3)上。2)所述的防水型箔式應變片粘貼(6)在網箱內浮管(2)、外浮管⑴上錨繩系附點附 近處，導線穿過防護箱(9)底部的進線孔(16)與程控數字動態電阻應變儀(7)相連；程 控數字動態電阻應變儀(7)與蓄電池(8)連接。
3.據權利2要求所述的一種深海網箱浮管塌陷預警裝置，其特征在于程控數字動 態電阻應變儀(7)與蓄電池(8)安裝在支架(20)上，支架(20)由四根立柱(21)和八根橫 梁(22)通過螺栓(28)連接而成，分上下兩層，立柱和橫梁為角鋼；程控數字動態電阻應 變儀(7)安裝在支架(20)的上層，用兩根角鋼(23)通過螺栓(29)固定在上層橫梁上。 兩個并行的蓄電池(8)安裝在支架(20)的下層，分別用兩根角鋼(24)通過螺栓(30)固 定在下層橫梁上，調整支架(20)上層橫梁上的四個螺栓(25)，使螺栓(25)與防護箱(9) 內壁緊密接觸，使支架(20)固定在防護箱(9)內。
4.據權利3要求所述的一種深海網箱浮管塌陷預警裝置，其特征在于程控數字動 態電阻應變儀(7)通過RS-232串行接口與計算機(11)聯機，報警裝置(10)與計算機 (11)連接；計算機(11)與報警裝置(10)安裝在深水網箱養殖平臺(26)上。
5.一種深海網箱浮管塌陷預警的方法，其特征是包括以下步驟(1)在萬能材料試驗機上通過拉伸試驗得到浮管材料的彈性模量E和屈服強度極限許用應力[σ]= os/n, η為安全系數，可取1.25 1.5，把彈性模量E和屈服強度極限、和安全系數η輸入到計算機中，計算可得許用應力值[ο];(2)程控數字動態電阻應變儀自動采集錨繩系附點處多通道應變數據；(3)程控數字動態電阻應變儀把采集到的應變的數據傳輸到計算機中；(4)計算機計算把應變數據乘以浮管材料的彈性模量E即得到各測量點的應力；(5)計算機把各點的應力值與浮管材料的許用應力值進行比較，當測量點的應力值大 于許用應力值時，發出信號通過報警裝置報警。
全文摘要
一種深海網箱浮管塌陷預警的裝置與方法，由防護箱、應變片、應變儀、蓄電池、報警裝置和計算機組成，應變片粘貼在網箱浮管上錨繩系附處；應變片與應變儀連接；應變儀與計算機連接；報警裝置與計算機連接；應變儀與蓄電池連接；應變儀與蓄電池安裝在防護箱中；防護箱安裝在網箱內外浮管連接架上；計算機與報警裝置安裝在深海網箱養殖平臺上。應變片和應變儀用來測量網箱浮管上錨繩系附點處多通道的應變數據，并輸入到計算機中，計算得到各測量點的應力，并與許用應力比較，當測量點的應力值大于許用應力值時，發出信號通過報警裝置報警。本發明用于深海網箱浮架安全預警，保證網箱浮架結構正常工作。
文檔編號G01L1/22GK102023067SQ20101029531
公開日2011年4月20日 申請日期2010年9月21日 優先權日2010年9月21日
發明者何真, 俞國燕, 劉璨, 杜健航, 王筱珍, 王貴, 鄢奉林 申請人:廣東海洋大學