海上漁業養殖平臺關鍵技術應用

近年來，我國隨著漁業產業結構調整的步調加快，海上漁業養殖得到了很快的發展，目前山東、浙江、福建、廣東等沿海地區建立了許多養殖漁場，并且取得了很好的效益。隨著2015年武昌船舶重工集團有限公司承接全球第1座半潛式養殖平臺開始，后續煙臺中集來福士海洋工程有限公司接獲了挪威Ocean Aquafarms公司5座可伸縮式深海網箱，深海漁業養殖平臺受到國內海工業界的關注，并且國內許多公司和研究機構對漁業養殖平臺船型不斷加大開發研究力度，逐漸形成了自主的海上漁業養殖平臺船型。

作為國家級發證檢驗服務機構，多年來，中國船級社(CCS)一直積極與國內海工企業合作對海上漁業養殖平臺技術進行研究，承擔了國內許多新型海上漁業養殖平臺船型認可和海上漁業養殖平臺入級發證檢驗工作，并參加了國家相關科研項目研究，總結出一套常規海上漁業養殖平臺技術標準，并且在2019年正式發布了《海上漁業養殖設施檢驗指南》，填補了我國現行的海工規范或其他規范對該類設施檢驗的空白，為海上漁業養殖平臺設計、建造提供規范指導。

海上漁業養殖平臺結構型式主要包括自升式、網箱式和船式等，主要以網箱式為主。對于平臺法定入級檢驗，法定部分由于國內還沒有出臺專門針對海上漁業養殖平臺的法規，主要參照中國海事局《海上移動平臺法定檢驗技術規則》、《國內航行海船法定檢驗技術規則》等法規適用的要求，入CCS級部分主要依據CCS《海上漁業養殖設施檢驗指南》《海上移動平臺入級規范》《海上浮式裝置入級規范》以及《材料與焊接規范》等規范來執行。

近幾年，CCS承擔了國內幾十座海上漁業養殖平臺入級檢驗，平臺類型涉及三文魚平臺、大黃魚平臺、鮑魚平臺和漁業休閑平臺，結構型式涵蓋坐底式、自升式、半潛式、框架式以及船式平臺，具體設計需要考慮離岸較遠、水深較深、臺風破壞、海生物多、高溫腐蝕、魚種多樣等因素以及遠離陸地物資運輸和人員往來不便對平臺的影響，平臺設計應具備抗惡劣海況能力，具有水質監控技術、投餌技術、分選技術、水下視頻監控技術等要求。以CCS審查的某坐底式漁業養殖平臺作為典型案例，分析海上漁業養殖平臺的關鍵技術要求。

某平臺為座底式三文魚網箱，網箱外形采用八邊型柱體結構，網箱內外立柱通過輻桿連接，設有船舶靠泊平臺、批次捕魚平臺和管理平臺，為一個綜合性網箱，可以獨自完成智能補光、智能補氣、智能投餌等功能，完全實現智能化管理，主要用于我國黃海冷水團區域進行三文魚養殖。正常養殖全年的大部分時間網箱處于深潛狀態，作業區域離岸約130海里，平臺最大定員15人，網箱直徑為80米，有效養殖水體高度32米，養殖容積約15萬立方米，入級附加標志為★ CSA Column Stabilized；MFU；PM Service。

圖1 某漁業養殖平臺

1、網箱的結構設計和載荷分析

該平臺結構構件尺寸設計和同類型鉆采平臺、風電安裝平臺相似，采用直接計算法。在平臺結構分析時，由于受到各種海洋環境的影響，需要考慮平臺在各種工況下受到的各種實際載荷的影響，保證平臺海上養殖安全。平臺在工作過程中有許多不同的工況，各種工況下結構受力都不同，主要包括正常漁業養殖工況、遷移工況、自存工況，部分海上漁業養殖平臺在臺風情況，平臺下沉海面以下，還需要考慮沉浮工況。另外還應注意網衣對網箱結構的運動響應和載荷。

平臺在每種工況下應考慮靜載荷、靜載荷與環境載荷相結合兩種載荷組合形式。靜載荷主要有固定載荷和可變載荷，固定載荷主要包括平臺結構的自重和設備載荷，在具體分析時一般根據所建模型自動完成計算。設備載荷通過調整材料密度和在相應位置加偏心的點質量單元施加于相應位置�？勺冚d荷主要包括燃油、淡水、壓載水、海水等液艙的裝載，不同的工況下，平臺的液態可變載荷的施加的位置不同，載荷大小也不同，對結構強度影響也不同。環境載荷是由風、波浪、海流、海水、水溫及氣溫、潮汐、地震等自然環境引起的載荷，主要有風載荷、波浪載荷、海流載荷等。這些載荷主要根據設計環境載荷進行計算，自存工況在計算時設計環境條件的重現期不小于50年(按照長期統計分布規律，這種惡劣的環境出現兩次的平均間隔時間為50年)。在施加環境載荷時，總是假定風、波、流的作用方向一致。分析考慮幾種典型的環境載荷作用角度，平臺還需考慮網衣掛鉤結構分析，應注意網衣的最小破斷載荷。

2、穩性和載重線分析

漁業養殖平臺的穩性和載重線設計、分析與傳統海上移動平臺相似，一般需要考慮遷移工況、養殖工況和自存工況，不同類型的漁業養殖設施，其穩性計算基本工況、完整和破損穩性衡準要求不同，具體請參見CCS《海上漁業養殖設施檢驗指南》第3篇的相關要求。要確定平臺的各項穩性衡準滿足規范要求，一般采用專業軟件來計算分析。對于浮態可能受到水下網衣影響的漁業養殖設施的特殊完整穩性要求，應注意組合式養殖設施的漂浮及坐底穩性應按單個模塊進行考慮。

載重線按照載重線公約、《海上漁業養殖設施檢驗指南》第3篇的要求進行。應注意對于許多模塊連接起來的組合式養殖設施來說，按照單個模塊進行干舷核算及載重線標志勘劃，且載重線標志勘劃位置不宜妨礙設施功能。

3、機電設備與系統技術

在機械、電氣設備方面，平臺配備了發電設備、防污染設備、壓載設備、日用空氣設備、生活用水設備、消防滅火設備、空調/通風設備和相應的系統以及疏排水系統。與傳統平臺相比，配備相對簡單，主要參照《海上漁業養殖設施檢驗指南》等相關規范規定。平臺還有許多特殊的地方需要值得關注，如養殖設施設備的配備；主機設置在水面線以上；防止機械設備油污泄漏至漁業養殖區域；若設有粉狀飼料儲藏室考慮防爆要求；飼料投放系統考慮人員防護；死魚回收系統的設置要求，網箱海生物清洗裝置配備、太陽能供電安全性要求等。

4、通信、信號設備配備

平臺的通信、信號設備主要參照《國內航行海船法定檢驗技術規則》來配備。目前許多海上養殖平臺配員少，離岸近，多為無人平臺，在通信及信號設備配備要求方面與傳統海工平臺存在一定的差距，應至少配備VHF無線電話(固定安裝或便攜式)，但對于無人駐守海上漁業養殖設施可以不設置通信系統，并且人員登平臺需要攜帶可靠的便攜式對外無線通信設備。信號設備配備應顯示錨燈或平臺輪廓的照明，以向其他船充分顯示本設施的存在和形狀(見下圖)。

圖2 平臺信號通訊系統布置

海上漁業養殖平臺作為新型的經濟裝備，和傳統的海上移動平臺相比還有許多獨特的技術特點，如網衣對海上漁業養殖設施浮體的運動和受力的影響，及隨著海上漁業養殖向深海進軍，對平臺自動化控制和可靠性都會有相應提高等。為此，CCS將繼續深入研究，為業界提供技術支撐。