طراحی سازه آکیوپاد

طراحی و ساخت قفس

یک قفس با طراحی خوب و کاربردی، علاوه بر حل ملاحظات مهندسی و اقتصادی می‌تواند نیازهای گونه مورد پرورش و همچنین پرورش‌دهنده که باید با آن سیستم کار کند را تامین نماید. ساختمان قفس باید در برابر امواج، باد و جریانات دریایی مقاومت نماید و ایمن بودن مزرعه پرورش را مورد توجه قرار دهد. طراحی برای ماهیان درون قفس اهمیت زیادی دارد، زیرا هم بر روی فضای زیستی و هم روی کیفیت زیست محیطی درون قفس تاثیر می‌گذارد. از نظر پرورش‌دهنده مطمئن بودن، ایمنی و مدیریت آسان قفس بسیار مهم است که در همه این موارد باید کم کاستن ار هزینه‌ها مورد توجه قرار گیرد. طراحی قفس‌ها برای مقاومت در برابر نیروهای مخرب نیازمند دانش‌های مهندسی و برنامه‌نویسی‌های پیشرفته کامپیوتری می‌باشند که در ادامه به برخی از آنها اشاره می‌کنیم.

شکل قفس

قفس‌های با شکل مدور در حالی که از نظر ساخت و مصرف مواد حداقل هزینه را دربردارند، از نظر ظرفیت و نسبت سطح به حجم نیز بیشترین میزان را فراهم می‌آورند و کاربردیترین شکل قفس خواهند بود. شکل قفس از نظر زندگی ماهی و عمق مناسب آب برای ماهیان نیز مدنظر قرار می‌گیرند. برای ماهیان، سازه‌های مدور یا نزدیک به دایره (چندضلعی) مناسبند ولی گوشه‌های سازه مستطیلی کمتر مورد استفاده قرار می‌گیرند. بنابراین شکل قفس برای رفتار شناکردن و میزان تراکم نگهداری ماهی‌ها موثر است و در نتیجه بر تولید تاثیر می‌گذارد هرچند در مورد گونه‌های مانند کپور ماهیان و تیلاپیاها که فعالیت کمتری دارند ممکن است امر مهم تلقی نشود. یکی از مزایای قفس‌های بزرگ این است که هزینه اولیه برای واحد حجم کاهش می‌یابد، به‌همین دلیل در واحدهای تولیدی پرورش ماهی میل به ساخت قفس‌های بزرگ رو به افزایش است. از طرفی قفس‌های بزرگ نیازمند تکنولوژی برتر در ساخت و نیازمند مواد مناسبتر خواهند بود و مدیریت آنها نیز مشکلتر می‌شود ، به‌عنوان مثال برای حذف تلفات و بازدید از قفس‌ها نیاز به عملیات غواصی یا تجهیزات پیشرفته خواهد بود، در نتیجه هزینه‌های بیشتری را در پیش روی تولیدکنندگان قرار خواهند داد. علاوه بر آن کنترل سلامت ماهی و رقم‌بندی هم مشکل می‌شود. به بیانی دیگر مزیتی که قفس در انعطاف‌پذیری در رنامه‌ریزی تولید نسبت به سایر سیستم‌های پرورشی دارد، با بزرگ‌شدن آن خنثی می‌شود.

مدل‌های مختلف قفس کروی

با توجه به قطرهای مختلفی که برای پرورش ماهی در اعماق و شرایط مختلف درنظر گرفته می‌شود باید طراحی منطبق با این اقطار (حجم‌ها) منطبق انجام شود. برای افزایش مشبک‌ها و ایجاد مدل دارای شبک‌های بیشتر(برای مثال مدل n)، اضلاع مثلث حاصله از مدل نوع یک را به n قسمت مساوی تقسیم شده و نقاط حاصل شده از تقسیم را به اندازه‌ی شعاع کره از نقطه مرکز کره (نقطه Origin)، در امتداد شعاع حجم می‌یابد که بدین صورت کره‌ای با مدل n تشکیل می‌شود. درمدل‌های بالاتر تعداد این مشبک‌ها افزایش یافته و اضلاع حاصله کوچکتر می‌شود. بنابراین یکی از راهکارهای افزایش استحکام سازه قفس، بالا بردن مدل کره و در نتیجه کم شدن اندازه اضلاع مشبک‌ها است. شرکت آتیه سازان کاسپین این سازه را در سه کلاس ساختاری بنابر حجم مورد نیاز سفارش‌دهندگان طراحی کرده و قادر به ساخت می‌باشد.

ویژگی مواد مورد استفاده در سازه‌های قفس

  • در حالت مطلوب، موارد مورد استفاده برای ساخت قفس بایستی دارای ویژگی‌ها زیر باشد:
  • استحکام
  • وزن سبک (چگالی مناسب)
  • مقاوم در برابر پوسیدگی و خوردگی و مقاوم در برابر شرایط آب و هوایی
  • مقاومت در برابر جرم گرفتگی
  • آسانی نصب و تعمیر
  • بافت صاف و غیر زبر برای عدم آسیب به پوست ماهی
  • قیمت مناسب

به نظر برخی از متخصصین مواد شبکه توری باید غیر قابل انعطاف باشد تا در مقابل جریانات شدید آب، مقاومت کند و در برابر آن تغییر شکل ندهد.

ملاحظات فنی انجام شده در قفس کروی

قفس پرورش ماهی آکیوپاد یک قفس کروی غوطه‌ور است که با ویژگی هندسی خود بیشترین حجم در کمترین سطح ممکن را فراهم کرده است. این هندسه کروی باید به گونه‌ای باشد که بتوان با طراحی کاملا مدولار برای قطرهای مختلف قابل محاسبه باشند و اضلاع مشبک‌ها که به شکل مثلث در نظر گرفته می‌شوند باید به گونه‌ای باشند که اضلاع بتوانند به طور مناسبی کنار هم قرار گیرند و توسط اتصالات موقت با هم پیچ و مهره شوند. استفاده از اتصالات پیچ و مهره اضلاع باعث می‌شود که هم در سر‌هم‌بندی سرعت عمل و سهولت در اجرای بیشتری داشته باشد و هم بتوان به هنگام تعمیرات با باز کردن پیچ‌های مربوط به هر مشبک، هر کدام از قطعات را از یکدیگر جدا کرده و باز سازی نمود.

به‌طورکلی طراحی قفس به دو دسته کلی طراحی سازه قفس و طراحی سیستم مهار (مورینگ) تقسیم‌بندی می‌شود. در طراحی سازه قفس با اعمال نیروهایی که به بدنه اصلی وارد می‌شود با استفاده از اصول علم مکانیک به بررسی استحکام سازه و سپس اتصالات سازه پرداخته می‌شود. نیروهای وارده به سازه قفس به دو دسته کلی بارهای دینامیکی و بارهای استاتیکی تقسیم‌بندی می‌شوند. با توجه به نوع غوطه‌وری سازه آکیوپاد و فاصله گرفتن از سطح آب، تاثیر نیروهای دینامیکی وارده را که عموماً از تاثیر امواج و سطح ناشی می‌شود می‌توان با در نظرگرفتن ضریبی معادل بار استاتیکی دانست. بارهای استاتیکی غالب شامل جریان دریایی و بارهای وزن و شناوری می‌باشد. با توجه به تکیه‌گاه‌های مورد نیاز برای مهار قفس، با استفاده از نرم‌افزارهای شبیه‌سازی و برنامه‌نویسی استحکام سازه در مقابل جریان دریایی بررسی شده و ابعاد پروفیل مورد نیاز برای سازه تعیین می‌شود. سپس نوع، محل و تعداد اتصالات پیچ مهره موردنیاز تعیین می‌گردد. با انجام این بخش تقریباً می‌توان اطمینان حاصل نمود که سازه در مقابل جریان‌های دریایی و امواج در امان است. اما این تحلیل کافی نیست و می‌بایست از استحکام سیستم مهار نیز اطمینان حاصل نمود. برای این منظور با توجه به نیروی درگ حاصل شده از قرارگیری قفس در مقابل جریان دریایی به بررسی سیستم مهار شامل تعیین لنگرها، طناب‌ها و زنجیرهای مورد نیاز در سیستم مهار پرداخته می‌شود.

تحلیل تنش  سازه قفس به دو روش کدنویسی  و شبیه‌سازی در نرم افزار  صورت گرفته است که نمونه‌ای از خروجی تحلیل این دو روش در زیر نشان داده شده است.

ویژگی‌ توری سازه

هدف از به‌کارگیری توری در سازه‌های پرورش ماهی تامین سلامتی و محافظت از ماهی‌ها و همین‌طور امکان تبادل آب، اکسیژن و در مواردی غذا می‌باشد. نکته دیگر این‌که توری‌ها نباید در برابر نیروهای خارجی تغییرات زیادی نشان دهد و باید حجم آن ثابت بماند. در غیر این‌صورت ازدحام ماهی‌ها سبب ایجاد تنش یا استرس خواهد شد و حتی ممکن است موجب زخمی شدن آنها شود.

توری استفاده شده در این قفس نیز باید مانند سازه‌ی آن مقاومت در مقابل امواج و خوردگی را داشته باشد از این رو تورهاي فلزي بادوام و سخت از جنس استیل و یا برنج با روکشی از مواد آنتی فولینگ مانند روي (Zn)، بر روي این تورها استفاده خواهد شد تا مقاومت بیشتري نسبت به تکثیر و رشد جلبک‌ها و موجودات مزاحم از خود نشان دهند و راحتتر تمیز شوند.