ШЕЛЬФОВАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ АКВАКУЛЬТУРЫ
OFFSHORE AQUACULTURE INSTALLATION

[0001] Изобретение относится в целом к шельфовой установке для аквакультуры (для разведения и выращивания водных организмов).
[0002] В наше время все интенсивнее развивается рыбоводство в закрытой среде. Для этой цели были разработаны различные проволочные садки, в которых осуществляется откармливание рыб. В этих садках рыбы защищены от хищников, можно контролировать состояние их здоровья, и затем рыб можно легко отлавливать, когда они достигнут нужных размеров.
[0003] Хорошо известны рыбоводные фермы, расположенные в защищенных местах, таких как атоллы или фьорды. Однако в таких хозяйствах возникают проблемы, связанные с тем, что вода обновляется лишь частично и подвергается различным загрязнениям. Таким образом, рыбы подвергаются действию загрязнения окружающей воды, а также загрязнения воды, находящейся под рыбоводной установкой, которое также снижает уровень кислорода, содержащегося в садках. В результате развиваются болезни в такой степени, что плотность рыбы в садках необходимо ограничивать. Это приводит к необходимости использовать большие поверхности садков по выращиванию рыбы для достижения заданной производительности. Однако эти большие поверхности также будут загрязняться. Более того, вода в садках может также загрязняться отходами, поступающими с берега, такими как, например, нитраты, городские сточные воды и т.п.
[0004] Для таких прибрежных рыбоводных хозяйств характерны и другие проблемы. Они загрязняют прибрежные зоны, в которых мечут икру ценные породы рыб, что может подрывать перспективы профессионального рыболовства, объемы которого уже снижаются.
[0005] Более того, такие прибрежные хозяйства могут мешать развитию недвижимости в прибрежной зоне, водных видов спорта, туризма и других видов активности.
[0006] Указанные недостатки пытались устранить в разрабатываемых технологиях и технических средствах аквакультуры. Для этого использовали плавучие садки, закрепленные якорями на морском дне. С такими садками можно нормально работать, когда они находятся в бухтах или заливах, защищенных от штормов. Однако остается проблема загрязнения, поскольку в отсутствии морских течений не обеспечивается достаточное рассредоточение отходов из садков, что также приводит к необходимости снижения плотности рыбы в садках. Более того, такие садки не защищают выращиваемые организмы от неблагоприятных условий, действующих в прибрежной зоне, в том числе и от загрязнений, поступающих с берега.
[0007] В последнее время появились новые прибрежные установки аквакультуры. Эти сооружения снабжены балластными устройствами, обеспечивающими возможность погружения для защиты от шторма и от других опасностей, которые могут возникать на поверхности, и, кроме того, они могут устанавливаться в зонах, через которые проходят морские течения. Такие сооружения включают несколько разнесенных рыборазводных модулей, и их располагают поперек течения.
[0008] Они удерживаются в заданном положении якорными канатами, снабженными устройствами регулирования натяжения, которые позволяют компенсировать изменения уровня воды, вызванные приливами и отливами. При этом изменения уровня могут достигать 12 метров. Эти якорные канаты подсоединены чаще всего к мертвым якорям, которые должны быть установлены с большой точностью с использованием телеметрических измерений и очень дорогостоящих геотехнических работ, поскольку устойчивость постановки зависит от точности этих работ, тогда как неизвестная форма этих балластированных установок не позволяет обеспечить необходимую устойчивость всей установки.
[0009] Когда место для установки выбрано хорошо, то есть когда течения достаточно сильны для обеспечения выноса отходов рыбоводного хозяйства и для хорошего насыщения кислородом объема используемой воды, такие сооружения могут обеспечить хорошие условия для разведения рыбы.
[0010] Однако в тех местах, где скорость течения мала или не превышает средних уровней, снова возникает проблема загрязнений, последствия которых уже указывались.
[0011] Целью настоящего изобретения является создание прибрежной (шельфовой) установки аквакультуры в среде, подходящей для разведения и выращивания рыбы, с минимально возможной площадью загрязнения среды, причем технические средства должны обеспечивать устойчивость конструкции и безопасность работы людей и все оборудование плавучего сооружения должно быть простым и удобным в обслуживании.
[0012] В соответствии с настоящим изобретением эта цель решается с помощью шельфовой установки аквакультуры, содержащей один или несколько садков для разведения и выращивания рыбы, и плавучую конструкцию с балластным устройством, обеспечивающим ее погружение. Установка отличается тем, что она содержит основное якорное устройство с соединительным якорным элементом, один конец которого присоединен к конструкции, а другой конец может быть закреплен в одной точке якорного крепления в среде, в которой находится установка. Конструкция содержит по меньшей мере два параллельных поплавка, которые содержат регулируемые балластные устройства и расположены в нижней части боковых поверхностей конструкции. Установка содержит один или несколько квадратных или прямоугольных садков, и ее верхняя часть формирует рабочий мостик, который обеспечивает возможность передвижения людей по установке и дает доступ к садкам и к используемому рабочему оборудованию.
[0013] Цель изобретения частично достигается путем обеспечения подвижности установки с помощью единственного якорного соединительного элемента, обеспечивающего возможность вращательного движения с большим радиусом, в результате чего рабочая поверхность установки может быть увеличена по меньшей мере в 5 раз, предпочтительно в 10 раз и более предпочтительно в 20 раз или более. Устойчивость конструкции обеспечивается благодаря поплавкам, расположенным в нижней части каждой боковой поверхности конструкции, которые менее чувствительны к возмущениям поверхности моря. Поплавки снабжены килями для лучшей ориентации установки относительно морского течения. Если направление течения изменяется, установка может перемещаться благодаря ее единственному соединительному якорному элементу в процессе выдерживания ее ориентации относительно течения. Такое устройство также повышает устойчивость установки. Таким образом, направление течения внутри конструкции известно и эффективность установки может быть повышена, например, за счет выбора схемы расположения садков, точек раздачи корма и т.п. Например, вынос корма течением может быть существенно снижен путем подачи корма в верхней части установки, где в нее входит течение.
[0014] Понятно, что основной соединительный якорный элемент обеспечивает возможность поворота установки в соответствии с изменениями течения. Однако может быть установлен один или несколько вспомогательных якорных соединительных элементов, например, для удерживания установки в случае разрыва основного якорного соединительного элемента без влияния на его функцию ориентирования в нормальных условиях работы.
2
2
2
[0015] На конструкцию обеспечивается удобный доступ, даже при неблагоприятных погодных условиях, если верхняя часть установки содержит ровную рабочую поверхность, такую как рабочий мостик, обеспечивающий доступ к садкам и к рабочему оборудованию, по которому может передвигаться обслуживающий персонал. Площадь поверхности такого мостика может составлять по меньшей мере 500 м, предпочтительно 1000 м и, возможно, даже 2000 м или больше. Его длина может достигать 60 м и более. Такое устройство и такие размеры обеспечивают возможность эффективной работы персонала установки с минимальными рисками для жизни и здоровья. Кроме того, мостик установки может быть поднят над волнами с помощью балластного устройства установки, в результате чего мостик может находиться над водой на разной высоте в соответствии с требованиями эксплуатации и с волнением поверхности воды.
[0016] Для повышения устойчивости конструкции ее поплавки могут быть снабжены фиксированными или подвижными килями. Киль плавсредства находится в ее самой нижней части. Он обеспечивает баланс плавсредства, а также служит в качестве бортовой стенки Термин "киль" в настоящем описании относится к форме гидродинамического тела, которое обеспечивает возможность установки конструкции по течению. Таким образом, поплавки могут иметь уплощенные горизонтальные и/или вертикальные поверхности и они могут работать как кили, снижающие бортовую или килевую качку.
[0017] Оснащение поплавков килями убыстряет изменение ориентации установки при изменениях течения и улучшает устойчивость в случае волнения на море.
[0018] В предпочтительных вариантах поплавки могут быть снабжены успокоителями бортовой качки.
[0019] Форма поплавков и схема их расположения в нижней части каждой боковой поверхности конструкции представляет собой применение концепции SWATH (от англ. Small Waterplane Area Twin Hull - катамараны с малой площадью ватерлинии). Лодка с поплавками SWATH является катамараном, причем каждый поплавок глубоко погружен. Центральная платформа соединена с поплавками на уровне ватерлинии с помощью узких соединительных элементов. Такая схема улучшает мореходные качества в плохую погоду.
[0020] В зависимости от размеров установки может быть целесообразно располагать поплавки даже глубже, чтобы избежать действия волнения на поверхности. Для этой цели могут использоваться узкие и по существу вертикальные соединительные элементы, соединяющие поплавки с установкой. Таким образом, поплавки могут быть расположены ниже установки и могут в этом случае, благодаря такому расположению, их форме и объему, обеспечивать лучшую гидростатическую и гидродинамическую устойчивость установки, в результате чего она будет гораздо менее чувствительной к дестабилизирующему воздействию волн.
[0021] Достоинства настоящего изобретения также заключаются в возможности размещения установки на месте без больших затрат на регулировки и простого, быстрого и очень дешевого ее перемещения, то есть установку можно быстро переместить в другое место в случае возникновения опасности загрязнения воды в зоне ее работы.
[0022] Точкой якорного крепления может быть, например, балластируемая якорная конструкция с крепежным устройством для соединительного якорного элемента установки. Такой конструкцией может быть присасывающийся якорь, заглубленная балка или колонна или любое другое устройство, которое осуществляет функцию якоря и одновременно обеспечивает круговое вращение установки. Крепление к якорю в одной точке обладает несколькими преимуществами. Прежде всего, установка может выполнять полный оборот на 360° в горизонтальной плоскости, например, благодаря шарнирной опоре, с помощью которой якорный соединительный элемент присоединяется к якорной конструкции, то есть предотвращается скручивание соединительного якорного элемента, в результате чего может происходить его ослабление. Положение установки может изменяться автоматически в соответствии направлением преобладающих морских течений. Таким образом, возможные отходы жизнедеятельности организмов установки могут легко распределяться на большой площади.
[0023] Кроме того, такая якорная конструкция обеспечивает возможность развертывания и перемещения всей установки в течение непродолжительного времени, то есть можно быстро сменить дислокацию в случае недостаточности течения или другой угрозы самозагрязнения, для поддержания чистоты морской среды и обеспечения максимального насыщения кислородом воды, в которой находятся садки.
[0024] Длина соединительного якорного элемента вычислялась для установления расстояния между вертикальной линией точки якорного крепления и точкой крепления якорного соединительного элемента к установке, равного по меньшей мере 25 м, предпочтительно 50 м или 80 м и более. Такие характеристики обеспечивают возможность установке рассеивать возможные отходы жизнедеятельности выращиваемых организмов по значительной круговой площади, которая определяется ее радиусом, тогда как постоянное расположение продольной оси установки вдоль преобладающего течения улучшает устойчивость, а также заметно улучшает удобство работы персонала.
[0025] В предпочтительных вариантах соединительный якорный элемент является жестким или полужестким. Соединение между соединительным якорным элементом и конструкцией установки, с одной стороны, и между соединительным якорным элементом и точкой крепления к якорю, с другой стороны, может иметь шарнирную конструкцию с осью вращения в горизонтальной плоскости, так чтобы компенсировать возможную килевую качку и изменения уровня воды, вызываемые приливами и отливами. Если используется жесткий якорный соединительный элемент, то установка может перемещаться по периметру круга, определяемого длиной этого элемента, которая является радиусом круга. Этот элемент может быть также полужестким для обеспечения возможности свободного смещения установки по периметру круга без перемещения внутрь круга.
[0026] В другом варианте соединительный якорный элемент формируют из нескольких соединительных звеньев или треугольных секций, расположенных таким образом, что концы, присоединенные к установке, могут быть разнесены по всей или только части ширины установки, в то время как противоположные концы соединяются на центральном звене довольно близко к центральной точке крепления к якорю или в этой точке. Такие треугольные секции могут быть укреплены соединяющими их усиливающими элементами.
[0027] Если соединительный якорный элемент имеет жесткую конструкцию и шарниры не используются, то установка будет находиться всегда по существу в радиальном положении относительно круга, определяемого этим элементом. Соединительный якорный элемент может иметь шарнирные соединения для вращения вокруг вертикальной оси возле точек его присоединения к якорю или на уровне этих точек для адаптации к состоянию поверхности моря или к течениям. Соединительный якорный элемент может иметь телескопическую конструкцию, чтобы можно было выдерживать постоянную, но регулируемую, величину радиуса вращения вокруг точки крепления к якорю, независимо от состояния поверхности моря и течений.
[0028] Вышеописанные элементы и то обстоятельство, что верхняя часть установки может в нормальном режиме работы находиться на высоте 2-3 метров или более над уровнем моря, облегчают эксплуатацию установки, в частности, за счет обеспечения постоянной и более надежной постановки на якорь и удобства доступа на установку. Мачты и погрузочно-разгрузочное оборудование могут быть сгруппированы на задней части установки, на стороне, противолежащей соединительному якорному элементу. Такое группирование функций управления и обслуживания позволяет сократить передвижение персонала по большеразмерной установке, длина которой может достигать 60 метров и больше.
[0029] Установка может иметь удлиненную форму, и садки также имеют удлиненную форму в направлении длины установки. В этом случае обеспечивается возможность для рыб плавать по наиболее длинному отрезку в направлении течения, что ближе к их поведению в естественных условиях жизни, в результате чего повышается качество товарной продукции.
[0030] Кроме того, садки могут быть снабжены сетчатыми поверхностями из медного сплава, который полезен для выращивания рыбы в плане защиты от внешних загрязнений и болезней, также улучшает условия роста рыбы и т.п.
3
[0031] Садки могут быть снабжены подвижными перегородками, решетчатыми или сетчатыми, для уменьшения объема садка в продольном, поперечном и/или вертикальном направлении. Такое уменьшение может обеспечивать снижение объема до 2 м. Такое уменьшение объема обеспечивает возможность сортировки рыбы и облегчает ее выгрузку из садка.
[0032] Установка может быть оснащена отдельным модулем управления и/или контроля, который может быть обитаемым или необитаемым, полностью водонепроницаемым и погружаемым, интегрированным в установку или съемным, причем модуль может быть расположен на верхней части установки или представляет собой автономный, плавучий модуль с балластом, который обеспечивает возможность погружения или частичного погружения модуля. Модуль управления также может быть плавсредством, оснащенным соответствующим образом.
[0033] Установка по настоящему изобретению может также включать в дополнение к обычным сеткам или решеткам садков, устройства развертывания сеток, решеток, сеток для планктона или стенок из текстильных материалов либо на всех, либо на части вертикальных и горизонтальных поверхностей садков, либо на всех, либо на части внешних поверхностей установки, чтобы закрывать их полностью или частично. Каждое такое устройство может приводиться в действие с помощью ручных лебедок, разматывателей, канатов, шарнирных или телескопических рычагов для удобства манипуляций с сетками, решетками, сетками для планктона или стенками из текстильных материалов, чтобы предотвращать потери корма, собирать падающие отходы или обеспечивать защиту от внешних организмов, таких как, например, медузы. Размеры ячеек могут быть выбраны в соответствии с назначением, например, они могут быть меньше для сбора падающих отходов и больше для защиты от медуз.
[0034] Установка может быть снабжена мачтой, содержащей радиосвязное, радиолокационное, телевизионное оборудование и/или оборудование радиоуправления. Мачта может быть фиксированной, телескопической и/или складывающейся для удобства обслуживания оборудования мачты и для транспортировки или перемещения установки благодаря возможному уменьшению высоты мачты, если она телескопическая или складывающаяся. Высота такой мачты может быть по меньшей мере 20 метров, предпочтительно 30 метров или больше. Такая мачта, будь то телескопическая и/или складывающаяся, обеспечивает возможность опускания верхней части мачты, в которой расположено оборудование, на уровень "палубы" установки, и специалисты могут получать доступ к оборудованию без необходимости подъема на мачту. Верхняя часть мачты, в которой расположено оборудование, может также содержать стойку для оборудования, которая может скользить по жесткой мачте. Мачта может также содержать корзину для обеспечения полностью безопасного доступа к верхней части.
[0035] Для обеспечения автономности в предпочтительных вариантах установка может быть снабжена гидротурбинами и/или жесткими, полужесткими или гибкими фотоэлектрическими панелями, которые могут быть снабжены устройствами для их свертывания и развертывания. Кроме того, установка может быть снабжена ветряными двигателями, которые могут быть складывающимися или же могут быть установлены на мачте установки.
[0036] Установка может быть оборудована полыми и полностью или частично водонепроницаемыми бортовыми стенками, которые могут быть утяжелены и/или снабжены балластными устройствами, причем эти стенки предпочтительно располагают в задней части установки, на внешней части ее продольных сторон. Эти стенки могут быть установлены на мостике установки, и в этом случае они выполняют функцию бортовых стенок только в отношении ветра или когда установка находится в погруженном положении. Бортовые стенки могут содержать разное оборудование контроля и/или управления, а также аккумуляторы энергии, источники сжатого воздуха или хранилища для корма в дополнение к их динамической функции и могут содержать устройства доступа на установку и свесы, обеспечивающие защиту от волн. Эти бортовые стенки могут также содержать жилые модули. Бортовые стенки могут также содержать контейнеры для корма, имеющие разный объем. Они могут содержать балластные устройства для компенсации веса корма, содержащегося в этих контейнерах.
[0037] Настоящее изобретение описывается ниже более подробно со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых иллюстрируется описываемый вариант осуществления изобретения.
[0038] Фигура 1 - схематический вид сбоку установки аквакультуры по настоящему изобретению.
[0039] Фигура 2 - схематический вид сзади установки аквакультуры, показанной на фигуре 1.
[0040] Фигура 3 - вид сверху установки аквакультуры, показанной на фигурах 1 и 2.
[0041] На фигуре 1 приведен вид сбоку одного из вариантов установки аквакультуры по настоящему изобретению. Следует отметить, что на фигуре 1, так же как и на других чертежах, установка показана лишь схематически для иллюстрации основного варианта осуществления изобретения. На чертежах может не соблюдаться масштаб, они могут быть неполными, и на них показаны схематически лишь те элементы, которые необходимы для понимания изобретения.
[0042] Установка содержит несколько прямоугольных садков 1 для разведения рыбы и плавучую конструкцию 2, которая может погружаться под действием балласта. Установка имеет в целом прямоугольную форму. Она содержит два параллельных поплавка 5, установленных в нижней части каждой боковой поверхности 7, причем поплавки снабжены килями. Верхняя часть установки большей частью имеет плоскую поверхность.
[0043] Установка содержит также якорное устройство с жесткой соединительной якорной балкой 3. Якорная балка одним своим концом присоединена к конструкции 2 установки и другим концом присоединена к точке 4 крепления в среде, в которой находится установка, и в рассматриваемом варианте она присоединена к мертвому балластируемому якорю, установленному на дне моря.
[0044] Соединения на концах 4, 6 якорной балки 3 представляют собой шарниры, вращающиеся вокруг горизонтальной оси, для компенсации действия отливов и приливов. Соединение в одной точке крепления к якорной конструкции обеспечивает возможность вращения установки в горизонтальной плоскости на 360°. Балка 3 может быть телескопической для обеспечения постоянного радиуса r вращения, независимо от приливов и отливов.
[0045] Поплавки 5 снабжены регулируемыми балластами для обеспечения возможности регулирования высоты верхней части установки над водой или для ее погружения на заданную глубину.
[0046] В нормальном режиме работы верхняя часть установки находится на высоте 2-3 метров выше уровня моря. В этом случае создаются наиболее благоприятные условия для швартовки и доступа на установку. Мачты и погрузочно-разгрузочное оборудование 9 установлены на задней части 8 установки, на стороне, противолежащей якорной балке 3. Установка содержит убирающуюся мачту 11 для передачи/приема радиосигналов, фотоэлектрические панели 12 для обеспечения автономности установки и жилые помещения 13 для персонала установки.
[0047] На фигуре 2 приведен вид сзади установки аквакультуры, показанной на фигуре 1. На фигуре 2 можно видеть оба поплавка 5, расположенных на боковых сторонах 7 конструкции 2. Поплавки 5 снабжены килями. Поплавки 5 расположены в нижней части конструкции в соответствии с концепцией SWATH, в результате чего установка будет устойчивой и нечувствительной к возмущающему действию волн.
[0048] На фигуре 3 приведен вид сверху установки, показанной схематически на фигурах 1 и 2. Установка имеет прямоугольную форму, причем длинная сторона прямоугольника имеет длину порядка 60 метров. Якорная балка 3 соединяет установку с одной точкой якорного крепления на балластируемой якорной конструкции на дне моря, и в этом случае обеспечивается вращение установки на угол примерно 360°. Длину жесткой балки 3 выбирают таким образом, чтобы радиус вращения установки был порядка 80 метров.
[0049] Соединение 6 якорной балки 3 с конструкцией 2 имеет форму шарнира, который обеспечивает установке возможность вращения относительно балки 3 вокруг горизонтальной оси для компенсации действия приливов и отливов. Однако соединение 6 в других направлениях жесткое, так что конструкция 2 не может вращаться относительно балки 3, а только вокруг одной точки 4 крепления к якорю. Таким образом, изменение направления морского течения в месте расположения установки вызывает ее поворот относительно точки 4 крепления к якорю. Таким образом, площадь рабочей поверхности установки многократно увеличивается и возможные экскременты выращиваемых организмов рассеиваются.
[0050] Садки 1 внутри конструкции расположены в продольном направлении по всей длине установки. Кили поплавков обеспечивают автоматическую ориентацию установки в направлении течений. Ориентация вышеописанной установки относительно течений обладает несколькими достоинствами. В этом случае обеспечивается возможность для рыб плавать по наиболее длинному отрезку продольных садков в направлении течения С, что ближе к их поведению в естественных условиях жизни, в результате чего повышается качество товарной продукции. Кроме того, точки подачи корма могут быть расположены вверху по течению, в результате чего потери корма снижаются.