海水养殖经过长期的发展,滩涂和近海水域进一步开发和利用的空间不大,并且过高的养殖密度对近海生态系统有着极为消极的影响,因此发展深远海养殖逐渐受到重视。一是深远海水域相对开放,水体交换能力强;二是选址受限因素少,发展空间大。但也存在着风浪较大导致养殖设施受损和养殖对象逃逸等生产安全的问题,提高养殖设施抗风浪性能或采用避风浪模式是重要的举措之一。针对这一问题,本研究设计了一种以HDPE管为框架的半潜式网箱,在管内安装一定规格的气囊,采用控制排气与充气方式来改变网箱整体的浮力,从而达到下沉与上浮的目的,以解决海面大风浪所带来的生产安全问题。本研究对常用的HDPE抗风浪双浮管网箱重新进行了整体设计,综合分析影响网箱沉浮性能的力学因素,结合网箱养殖的实际生产需要,设计一种带环状结构的HDPE半潜式网箱,根据模型试验准则制作模型网箱,进行水槽升降试验,研究分析网箱的升降特性。首先,设计HDPE抗风浪半潜式网箱。根据网箱倾覆时的受力情况以及实际生产作业的需求,对一般的双浮管HDPE半潜式网箱浮架结构进行改进设计。将双浮管中单根HDPE外浮管更换为多根,并通过连接件与内浮管中部相连接,外浮管在网箱倾斜时能提供更好的抗倾覆作用,同时可给予更为平整宽阔的工作平台。HDPE内浮管则均匀分成四个舱室,分别安装一定规格的气囊,采用控制排气与充气方式来改变网箱整体的浮力,从而达到下沉与上浮的目的。其次,设计制作网箱模型。根据狄克逊准则,大比例尺λ=10,小比例尺λ’=2,设计周长4m、高度1m的圆形框架结构网箱,浮架采用钢筋画圆铆定和辅以加热的方法进行制作和定型;网衣采用PE,网线规格为34tex×24,网目大小为25mm,网衣上纲和下纲与网箱内浮架和底框进行均匀编缝,保证其受力均匀;配重采用均匀分布的10个（0.3N/个）坠石和1个中心沉子（40-70N）,可进行不同配重工况的升降试验。第三,实施水槽升降试验。分别采用40、45、50、55、60、65、70N的配重,在充气、排气速率为40、60、80、100、120、140、160L/min及自然排气时进行模型网箱的升降试验,研究网箱沉浮期间倾角和网箱下沉的最大加速度变化规律,评价网箱的升降性能。结果如下:1)网箱在下沉和上浮时倾角变化均有四个阶段。分别为排气下沉时的倾角增大阶段、网箱沉没时的倾角减少阶段、到达预定位置的倾角波动阶段、排净气体时的倾角稳定阶段;充气上浮时的倾角减少阶段、到达最大倾角前的增大阶段、开始上浮水面时的倾角减少阶段、充满气时的倾角稳定阶段。网箱在下沉和上浮时的倾角主要与浮架中气囊本身体积变化的不均匀性和气囊之间的差异性相关。2)在相同的配重下,网箱的最大倾角随充气、排气速率的上升变化而基本保持不变。下沉和上浮时网箱浮架平面的最大倾角皆在较小的范围内波动,下沉阶段的最大倾角明显比上浮阶段的要大,两者差值范围在1.5°～3.4°。下沉时,当配重为40N、自然下沉时最大倾角最大值为6.5°;当配重为70N、排气速率为40L/min时最小值为2.6°。上浮时,当网箱配重为40N、充气速率为160L/min时最大倾角最大值为3.3°;当网箱配重为70N、充气速率为40L/min时最小值为1.4°。3)在相同的充气和排气速率下,网箱的最大倾角随配重的上升而降低,呈二次多项式关系。配重越大则网箱的最大倾角越小,稳定性越好。网箱下沉最大倾角也大于上浮的最大倾角,但与上浮的倾角差值随着配重增大而减小。当配重为40N,充气、排气速率为140L/min时差值最大值为3.4°;当配重为70N,充气、排气速率为40L/min时倾角差值最小值为1.5°。4)网箱下沉时的最大加速度随排气速率的上升而波动增大,但在不同的配重下则基本保持不变。网箱的最大加速度在自然排气时最大值达到0.33m/s2,在排气速率40L/min时最小值为0.11 m/s2。最后,将该网箱的试验结果与常用的双浮管网箱的结果进行对比分析。结果表明,虽然两者的运动姿态相似但是前者的升降稳定性远好于后者,为今后的实际应用提供理论依据。