Para diseñar una boya basta que apliques el Teorema de Arquímedes, y con la gemoetría que deseas aplicar y el peso, obtienes la profundidad que se sumerge. Para el fondeo puedes aplicar la Teoría del Fondeo de buques. Según ésta, para una profundidad f, y una tensión To (debida al viento) que puedes evaluar como To=(3/4)x(V^2/16)xBxh, donde V es la velocidad del viento, B es la manga de la boya y h la altura que se eleva por encima de la flotación, la longitud de la cadena será S=raíz cuadrada (f·(2To+p·f)/p) metros, donde p es el peso en el agua de la cadena, que se aproxima por 7/8 del peso fuera, este peso se da normalmente en kg/m. Creo que con esto puedes hacer algo, si necesitas algo más indícamelo y veré qué más puedo decirte.