用于鱼类养殖设备的浮动框架构件

美国专利4610219

抽象：

一种用于鱼类养殖装置的浮动框架构件，其是构成其中毒气室主要部分的空心杆状弹性体，所述弹性体由橡胶或橡胶弹性材料组成，并用纤维绳加固，其外径约为279.4-约609.6毫米（11-24英寸）， 厚度约为 12.7-50.8 毫米（1/2-2 英寸），乘积介于杨氏模量和 100-3,000 千克米的截面二次力矩之间²，当内部压力为 0.1-20 kg/cm 时，周应力与轴向应力之比为 1.5-2.5²应用于所述弹性体。

发明家：

Morimura， Shinji （日本神奈川县）

申请编号：

06/695502

出版日期：

09/09/1986

申请日期：

01/28/1985

出口引用：

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受让人：

Bridgestone Corporation （日本 东京）

小学类：

119/223

国际班级：

A01K61/00;（IPC1-7）：A01K63/00

检索领域：

119/2-4

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美国专利参考：

4084543

水生生物监测仪

1978-04-18

佩克格纳特

119/3

国外参考资料：

GB2125261A

1984-03-07

119/3

主考官：

埃斯科维茨;杰伊 N.

律师、代理人或公司：

SUGHRUE， MION， ZINN， MACPEAK & SEAS （美国华盛顿特区）

索赔：

根据权利要求，是：

1.一种用于鱼类养殖装置的浮动框架构件，其为空心杆状弹性体，构成其中毒气室的主要部分，所述弹性体由橡胶或橡胶弹性材料组成，并用纤维绳加固，其外径约为279.4-约609.6毫米（11-24英寸）， 厚度约为 12.7-50.8 毫米（1/2-2 英寸），乘积介于杨氏模量和 100-3,000 千克米的截面二次力矩之间²，当内部压力为 0.1-20 kg/cm 时，周应力与轴向应力之比为 1.5-2.5²应用于所述弹性体。

2.一种鱼类养殖装置，包括：

框架体;和

网悬挂在框架本体上，形成顶开式网围，用于养殖鱼类;

所述主体框架包括多个杆状增强弹性构件，所述杆状增强弹性构件充满气体和弯曲联轴器，所述弹性构件气密地互连，所述浮动框架构件各自是构成其中气室主要部分的空心杆状体，所述弹性体由橡胶或橡胶弹性材料制成，并用纤维绳加固，其外径约为279.4至约609.6毫米（11-24英寸）， 厚度约为 12.7 至 50.8 毫米（1/2 至 2 英寸），乘积介于杨氏模量和 100 至 3,000 千克米的截面二次力矩之间²，当内部压力为 0.1 至 20 kg/cm 时，周应力与轴向应力之比为 1.5 至 2.5²应用于所述弹性体。

描述：

发明背景

（1） 发明领域

本发明涉及对用于具有各种有利特性的鱼类养殖装置的浮动框架构件的改进。

（2） 现有技术的描述

在用网划定海洋的养鱼装置中，用于繁殖或捕捉和保存鱼和贝类，在网的内部，网是悬挂的，由漂浮在海面上的框架体支撑。为了提高养殖或捕捞拖曳的效率，必须提供具有较大养殖能力的鱼类养殖装置，特别是鱼类养殖装置的平面投影面积较大。

然而，为此，通过通过直联轴器将多根增强软管互连构成大型鱼类养殖设备，每根软管都具有嵌入其中的应变增强层，其方式是增强软管可以弯曲以形成直径达 30-100 m 的圆形在其平面投影轮廓中。可以实现比刚性框架体（如钢管等）构成的鱼类养殖设备大 6-70 倍的大养殖能力。然而，当使用这种加固软管的旧鱼类养殖设备的框架体被拖曳或受到海洋中的强潮汐流时，会从指定方向对框架体施加强大的外力，从而使通过直联轴器被迫进入初始弯曲姿势的加固软管趋于恢复原来的线性状态。因此，在直接头附近会产生曲率半径小的折痕，导致构成鱼类养殖设备框架体的加固软管扭结，在最坏的情况下可能导致软管断裂。

申请人之前曾在日本实用新型专利申请公开第 57-36,867 号（日本实用新型专利注册申请第 55-111,624 号）中提出了一种能够完全耐受拖曳和潮汐流的鱼类养殖装置。

如图 1 所示，该鱼类养殖装置的构造使得要充有气体的杆状增强弹性构件 1 通过弯曲联轴器 2 相互连接，形成具有 4-30 个边的多边形框架体 3，在本例中为六边形;每个弯曲联轴器2上设置有用于系泊绳4的安装部5;和渔网 6 悬挂在养鱼装置的框架本体 3 上。

发明内容

本发明是浮动框架构件的进一步发展，作为这种传统鱼类养殖装置中的弹性增强。更具体地说，本发明是提供一种浮动框架构件，用于能够安装在海洋中的大型鱼类养殖装置，该构件作为这种鱼类养殖装置的框架体的组成部分，可以满足各种要求。

根据本发明，提供一种用于鱼类养殖装置的浮动框架构件，其为空心棒状弹性体，构成其中的气室的主要部分，所述弹性体由橡胶或橡胶弹性材料制成，并用纤维绳加固，其外径约为279.4-约609.6毫米（11-24英寸）， 厚度约为 12.7-50.8 毫米（1/2-2 英寸），乘积介于杨氏模量和 100-3,000 千克米的截面二次力矩之间²，当内部压力为 0.1-20 kg/cm 时，周应力与轴向应力之比为 1.5-2.5²应用于所述弹性体。

图纸的简要描述

下面结合附图对本发明进行更详细的描述，其中：

图 1 是示出本发明适用的鱼类养殖装置的斜视图;

图 2 是说明曲率、弯矩和乘积 EI 之间关系的图表;

图 3 是示出根据本发明的实施例的前视图;

图 4 是弯曲耦合的前视图;和

图 5 是说明浮子的部分剖面图。

具体实施方式

鱼类繁殖框架体以及浮动框架构件所需的条件列举如下;

（1） 具有足够的冲浪性能，可以跟随海洋中相对较大的波浪的波面而不会因此而被打破。

（2） 具有即使在海洋中的潮汐施加外力或以约 5 节的速度拖曳框架体时，鱼的繁殖框架体也不会发生任何异常变形的刚度和抗扭结性;

（3） 具有恢复特性，即使框架体因外力的作用而弯曲，也能恢复其原始轮廓，这在普通潮汐流或牵引的情况下是无法预料的;

（4） 具有足够的剩余浮力以支撑渔网、工人、附件等的重量;

（5） 具有足够的抗震性能，防止工作船舶的系泊、停泊等;和

（6） 具有型材保持性能，无论是否施加内部压力，都能始终保持恒定的长度和直径，以有效防止吊网的破损，并防止围绕浮动框架构件轴线连接的栏杆等的螺柱松弛， 防止因穿刺等原因造成的气体泄漏。

为此，经过各种实验，发明人发现，为了使浮动框架构件满足上述要求，应满足以下特性。

（a） 关于冲浪性能、刚度和抗扭结性能，通过在水池中的模拟测试发现，浮动框架构件必须具有杨氏模量和截面二次力矩（以下简称“EI”）之间的乘积在 10 范围内³-10⁴千克²，最好是 5,000 kgm².如果 EI 在此范围内，则上述三个属性不会产生实际问题。

（b） 通过使用纤维线作为增强材料，可以完全确保修复性能。

（c） 浮力必须具有不少于 50 kg/m 的剩余浮力。

（d） 橡胶的充气中空结构或材料和结构具有弹性的橡胶弹性材料体可以确保抗冲击性能。

（e） 当内部压力下的圆周应力与轴向应力之比在 1.5-2.5 的范围内时，即使浮动框架构件由橡胶或用纤维绳加固的橡胶弹性体制成，也可以确保型材保持性能。

在上述事项的保护下，本发明提供一种浮动框架构件，其具有上述所有性能，能够完全满足上述所有要求。更具体地说，可以通过用橡胶或橡胶弹性材料制作构成毒气室主要部分的弹性体，同时用有机或无机纤维绳加固来赋予恢复性能。通过将这种增强弹性体的外径设计为约 279.4-约 609.6 毫米（11-24 英寸），可以获得所需的剩余浮力。通过设计这种增强弹性体的厚度，可以获得足够的抗震性能，该弹性体旨在充入约 12.7-约 50.8 毫米（1/2-2 英寸）的气体，例如氮气、空气等。此外，在增强弹性体的 EI 为 10 的情况下满足的冲浪骑行性能、刚度和抗扭结性能³-10⁴千克²施加内压后，可以通过选择弹性构件的材质、层数和纤维线的倾斜角度来赋予，使增强弹性构件本身的 EI 可以设置在 100-3,000 kgm 的范围内²，并将增强弹性体的充电压力设置为 0.1-20 kg/cm².此外，当圆周应力与轴向应力之比在 1.5-2.5 范围内时，在增强弹性体上的内部压力下，可以赋予始终允许保持恒定长度和直径的轮廓保持性能。

现在，上述指定限制的原因将在下面描述：

增强弹性体的外径设置在约 279.4-609.6 毫米（11-24 英寸）范围内的原因是，如果小于约 279.4 毫米，则无法获得 50 kg/m 的剩余浮力，而如果超过约 609.6 毫米，则从经济角度来看是不利的。同时，将增强弹性体的厚度设置在约 12.7 至约 50.8 毫米（1/2-2 英寸）的范围内的原因是因为，如果小于约 12.7 毫米，则很难保持与抗震性能、增强弹性构件本身的 EI 值和内部压力时的应力比相结合的抗扭结性能， 而如果它超过约 50.8 毫米，则会导致经济损失。

采用纤维帘线作为增强材料的原因是，由有机纤维、无机纤维、金属纤维等的绞合帘线组成的纤维帘线，即使增强弹性体弯曲，也具有足够的弹性恢复力，而不会断裂或塑性变形。装料压力限制在 0.1-20 kg/cm 的原因²从图2中的图中可以明显看出，该图显示了曲率、弯矩和EI之间的关系，其中，通过示例，增强弹性构件的外径为428 mm，厚度为24 mm，由内橡胶层、八根帘线层、中间橡胶层、 四层帘线，以及一层外橡胶层，按此顺序堆放，EI=1,000 kgm²，确定上述范围，以便将 EI 设置为在充氮后为 10³-10⁴满足上述各种性能。请注意，上述值 0.1 是即使充入少量氮气的情况。经证实，随着增强弹性构件本身的EI值增加，曲线的梯度更大。

因此，需要选择性地采用加注压力以及增强弹性构件本身的 EI 值，以便在充气后获得所需的 EI 值。如果 EI 值小于 100 kgm²，即使增加内部压力也无法获得适当的刚度，但在考虑橡胶框架结构的安全性确定的压力承受范围内，如果超过 3,000 kgm²，就没有必要施加内部压力，并且根据本发明，通过施加内部压力的系统的经济优势就丧失了。因此，该值设置在 100-3,000 kgm 的范围内².

图 3 是一个放大图，说明了这样构成的浮动框架构件，其外径为 437 mm，厚度为 28.5 mm，全长为 12.5 m，内部充电压力为 5 kg/cm²，重量为 700 公斤，剩余浮力为 100 公斤/米。浮动框架构件 11 在其每一端都有一个刚性法兰 12，该法兰 12 将通过硫化粘附气密地固定在弯曲的联轴器上。

图 4 是浮动框架构件 11 要连接到的弯曲联轴器的部分截面前视图。当然，弯曲耦合的形状可以根据所需的浮动框架构件 11 的数量有选择地确定。如图4所示的弯曲联轴器13具有法兰15，法兰15设置在联轴器本体14的一端，与刚性法兰12气密连接，而连接凸角16设置在弯曲60°的弯曲联轴器本体14的弯曲端。连接凸角 16 将连接到另一个直式或弯曲耦合器。弯曲联轴器 13 具有一个形成于联轴器本体 14 内部的隔板室 17，该隔板室 17 与浮动框架构件的内部相通，以及一个供/放口 18，该供/放口 18 适于通过隔板室 17 将气体充入浮动框架件 11。

弯曲的联轴器 13 还具有在隔板室 17 和弯曲端之间形成的气室 19，该气室可防止海水渗透到弯曲的联轴器内部。

图中的数字 20、21 和 22 分别表示在组装或输送等工作中用作手柄的钩子、作为系泊绳装配部分的钩子和螺柱支架。

在通过浮动框架件11和弯曲联轴器13组装养鱼设备的框架体时，设置在浮动框架件11两端的每个刚性法兰12通过密封材料与具有适当形状的弯曲联轴器13连接，使得浮动框架件11的中空空间可以构成独立的气室，并且所述弯曲联轴器13的隔板室17。独立的气室提供了一些优点，例如，即使气体从一个浮动框架构件 11 泄漏，也不会对其他气室产生影响。在上述连接之后，所需数量的浮动框架构件 11 通过弯曲的联轴器 13 相互连接，同时将空气或氮气等气体以 0.1-20 kg/cm 的范围内充入每个气室²通过来自供应/排放口 18 的阀门（未显示）。

优选地将这样构成的鱼类养殖装置与泡沫苯乙烯制成的浮子 23 连接在一起，以确保必要的浮力。此外，还优选地将这样的浮子23覆盖在布上，以保护其免受破损。

最后，该鱼类饲养架本体配有网、栏杆、防止鱼跳过的网支架、系泊绳等。

对于上述构成特征，特别是浮架构件，本发明的养鱼装置在海洋中使用和拖曳时表现出冲浪性能、刚性和抗踢性能，同时在喂食饵料中兼具恢复性能以及剩余浮力和抗震性能等。此外，由于浮动框架构件的轮廓保持性能，可以确保防止网破裂和栏杆和网的下拉，以防止鱼在气体泄漏的情况下跳过。

因此，根据本发明，构成毒气室主体的空心棒状弹性体由橡胶或橡胶弹性材料制成，同时用纤维绳加固，增强弹性构件的外径在约279.4-约609.6毫米的范围内，其厚度在约12.7-约50.8毫米的范围内， 增强弹性构件本身的 EI 在 100-3,000 kgm 范围内²，钢筋弹性构件的内部充气压力设定在 0.1-20 kg/cm 的范围内²，以及施加内压时增强弹性体的圆周应力与轴应力之比设置为 1.5-2.5。从而可以获得足够的冲浪骑行性能、刚度、抗扭结性能、剩余浮力、抗震性能和保廓性能，从而使本发明具有鱼类养殖设备可以大规模用于海洋，并且适合拖曳的巨大优点。