CN101836622A - 新型伸缩式鱿钓钩设计 - Google Patents

Abstract

本发明涉及鱿钓钩渔具，一种新型伸缩式鱿钓钩设计。根据鱿鱼捕食习性及流体力学原理设计钓钩，钓钩主要部件为荧光体、钩刺、弹簧、支架，整体呈纺锤形。本发明将伞钩根据雨伞的原理收缩在钓钩周围，当鱿鱼触腕穗的吸盘抓住钓钩在拉入短腕的过程中，利用触腕作用于钓钩的力将钓钩打开，实现选择性捕捞。同时根据捕捞作业中不断抖动钓线的特点，本发明设想改变钓钩在水中的受力特征，以使得在钓钩加速上升的过程中海水对钓钩形成足够的作用力，以打开伞钩，实现高效捕捞。本发明使用后，避免了钓线纠缠，提高了捕捞效率。减轻了船员的劳动强度，减少了作业成本，不再发生钓钩刮伤船员的情况。

Description

新型伸缩式鱿钓钩设计

技术领域

本发明涉及鱿钓钩渔具，属于水产学领域。

背景技术

头足类是重要的海洋经济动物，广泛分布于太平洋、大西洋、印度洋和南极等海域。其中大洋性柔鱼类是主要捕捞对象，其产量约占世界头足类总产量的70％左右，年产量在250万吨以上。大洋性柔鱼类的主要捕捞工具为钓钩。目前，我国从事远洋鱿钓的渔船在350-400艘，年产量在40万吨左右，是世界上主要的远洋鱿钓国家。捕捞对象为柔鱼、太平洋褶柔鱼、茎柔鱼、阿根廷滑柔鱼等种类。

光诱鱿钓技术是利用柔鱼类的趋光特性和凶猛的摄食习性，运用集渔灯进行诱集鱿鱼，利用拟饵复合伞钩进行钓捕的作业方式。拟饵复合伞钩是以锋利、无倒刺的钩刺直接钓捕柔鱼类的钓钩。根据实际生产情况，目前鱿钓作业中主要存在以下问题：

1.脱钩率较高

脱钩率是制约渔获量提高的一个重要因素，不同捕捞对象，脱钩率不同。由于目前吊钩采用的是针伞结构，吊钩的角度固定，且无倒刺结构，所以在鱿鱼上钩后拖拽过程中，或鱿鱼钓出水面时由于拖拽速度无法保持匀速，很容易发生脱钩现象。目前小型柔鱼的机钓钩脱钩率平均在25％-40％之间，手钓钩平均脱钩率约为20％。

2.相邻钓线纠缠

在实际生产中钓机配置在船舷两侧，每个钓机之间的间隔三米左右。如果采用手钓作业，每位船员之间的间距平均2米左右。由于钓钩采用的是伞状钓钩，在生产作业中相邻钓机或船员的钓钩之间很容易发生钓线纠缠事件。特别在海流变化较大的海域，钓线在水中发生大幅度倾斜，同舷钓线或异舷钓线往往纠缠在一起。一旦钓线纠缠往往要耗用较多的时间来整理钓线，严重影响了捕捞生产，降低了捕捞效率。

3.挂线

在鱿钓作业中需要不断抖动钓线以带动钓钩抖动，从而吸引鱿鱼完成捕捞。在钓线的抖动中钓钩非常容易与牵引自己的钓线发生挂线事件。由于伞钩非常锋利，在挂线过程中伞钩很容易刮伤钓线，进而发生钓线断裂，整副钓钩漂失，严重影响生产。由于挂线频繁，船员一般每天都要更换钓线，这也也增加了船员的劳动强度，增加了作业成本。同时挂线后，在钓线往上拉的过程中，钓钩的受力发生变化，当渔获物较大时由于钓线受力过大，挂线的钓钩经常发生弯曲，导致无法使用。

4.钓钩缠线

钓钩缠线比较容易发生在手钓作业中。在手钓作业过程中，从海中拉上来的钓线、钓钩都是凌乱的堆积在一起，一旦发生套环情况那么在钓线下放过程中钓线与钓钩缠绕在一起。由于伞钩锋利、钩刺数目较多，钓线的整理会耗用较多时间。根据观察，钓线的整理平均耗用整个鱿钓作业的1/5的时间，严重影响作业生产。

5.刺伤船员

由于每个伞钩有较多的单刺，而且非常锋利，在鱿钓生产中经常发生钓钩刮伤船员的情况。

发明内容

本发明的目的是提供一种新型鱿钓钩，可以解决目前鱿钓作业中普遍存在的脱钩率高、钓线与钓钩纠缠等问题，是一种选择性渔具，可保证鱿鱼高效捕捞。对于目前钓钩存在的问题分析可知，问题的根源主要为伞钩无法伸缩，所以我们根据鱿鱼捕食习性及流体力学原理设计钓钩。头足类属于掠食性动物，在捕食时，两根比其身体长几倍的触腕突然从囊中伸出伸向猎物，触腕穗上的吸盘抓住猎物，然后将其拉入短腕的包围中，由短腕抱持送入口中。整个过程非常迅速，只需要几秒钟时间。所以根据这一特性，我们设想将伞钩根据雨伞的原理收缩在钓钩周围。当鱿鱼触腕穗的吸盘抓住钓钩在拉入短腕的过程用，利用触腕作用于钓钩的力将钓钩打开，实现选择性捕捞。

同时根据捕捞作业中不断抖动钓线的特点，我们设想改变钓钩在水中的受力特征，使得海水在钓钩加速上升的过程中对钓钩形成足够的作用力，以打开伞钩，实现高效捕捞。

钓钩在钓捕作业中主要存在钓钩下沉、空载上升、捕获渔获物上升三种情况。

空载上升分为水中加速上升、水中匀速上升、空中上升三个状态。加速上升时，绕流阻力逐渐变大(参考案例2)，钩刺开始伸出(图3之3.2)。钓钩的加速运动会吸引鱿鱼前来捕食，当鱿鱼伸出触腕吸住钓钩时触腕被伸出的钩刺挂住，由于鱿鱼会向后逃散，船员向上拖拽掉线，钩刺完全展开(图3之3.4)，完成捕捞。然后船员拖拽钓钩匀速上升，在上升过程中如果鱿鱼试图逃跑，则由于钓钩受力减小，钓钩的夹角会变小，使鱿鱼无法逃脱，降低脱钩率。

空载匀速上升时，所受弹力减小，弹性形变减小以使钩刺收缩，钩刺不露出外壳(图3之3.3)，可以防止兼捕其他生物，同时防止挂线、缠线等情况发生。

当钓钩拖出水面后，如果有渔获钓钩必定处于打开状态，如果空载，由于空中没有绕流阻力，弹力小于水中状态，所以钓钩处于闭合状态(图3之3.1)，可以防止船员刮伤等情况发生。

钓钩主要部件为荧光体、钩刺、弹簧、支架(见图1)。主要参数为：

1.荧光体

鱿钓作业方式是根据头足类趋光性原理设计的，目前的机钓钩采用的是彩色外壳加荧光体结构，手钓钩采用的是铜薄壁外壳，内填灌纯铅结构。根据海上试验(参考案例1)可知，荧光体对鱿鱼诱集作用最佳，所以本发明钓钩外部结构(外壳)全部采用硬质荧光物质构成。由于荧光体需要支撑钩刺，根据具体捕捞对象个体大小，需要选择不同材料以保证足够强度。

2.钩刺

由于鱿钓属于海洋捕捞作业，钩刺需要有不锈钢材料制作，根据农业部颁布的渔具标准化(推荐)(编号SC/T4015-2002)钩刺的物理性能指标为：

表1钩刺物理性能指标

*表示当单刺变形量达到2.00mm时所承受的力值；有关角度见图2，其中

α1为第一针锥角；α2为第二针锥角；α3为第三针锥角。

对于钩刺长度有严格限定，(见图3)具体为：当钓钩静止时钩刺长度小于钩刺支点到外壳的距离(图3之3.1)，当钓钩加速运动时钩刺部分伸出(图3之3.2)，当钓钩匀速运动时钩刺与钩刺支点到外壳距离基本相等(图3之3.3)。3.弹簧

弹簧是伸缩式钓钩最重要部件，根据GB1973.3-89，钓钩采用小型圆柱螺旋压缩弹簧，材料选用不锈钢钢丝，最大芯轴直径、最小套筒直径根据支架直径来确定。由于弹簧仅起支撑荧光体作用，当鱿鱼上钩后不再有效，所以弹簧极限负荷下变形量要求大于荧光体上下活动距离。弹簧最为重要参数为弹性形变，钩刺伸出荧光体的距离与弹簧形变距离相关，其中形变距离需要根据荧光体在各种状态下受力状况决定。

根据钓钩在不同状态下受力分析(参考案例2)，在空载状态下，当钓钩加速上升时弹簧形变距离最大，要求形变距离保证钩刺部分伸出。当匀速上升时形变距离减小，钩刺伸出外壳距离减小或不伸出。空中匀速上升时，弹簧形变最小，钩刺缩到外壳内。

4.支架

支架是整个钓钩的支撑，需要高强度、耐腐蚀材料制作，例如不锈钢。

钓钩整体呈纺锤形。由于钩刺支点与针孔分别处于支架及外壳上，所以为了保证支架与外壳间位置不变，在荧光体与支架首尾连接处支架为菱形结构(参考图4)。

为保证鱿鱼触腕与钩刺接触面积，钩刺布置为4层8孔结构，单层间每个孔间隔45°，每层间角度间隔22.5°(参考图5、图6、图7)。

有益效果

本发明使用后，将显著降低脱钩率，避免了钓线纠缠，提高了捕捞效率。减轻了船员的劳动强度，减少了作业成本，不再发生钓钩刮伤船员的情况。

附图说明

下面结合附图与实施案例进一步说明本发明。

图1钓钩结构示意图图；

图2钩刺针尖的基本结构图；

图3钩刺不同状态示意图；

图4钓钩整体剖面图；

图5图4之A剖面图；

图6图4之B、C剖面图及D、F剖面图；

图7图6之F剖面图的展开图；

图8荧光体受力图。

图中标号：

1.1、闭合状态  1.2、打开状态  3.1、钩刺闭合状态

3.2、钩刺开始伸出  3.3、钩刺不露出外壳  3.4、钩刺完全展开

8.1、水中加速上升  8.2、水中匀速上升  8.3、空中匀速上升

具体实施方式

下面通过二个实施案例，进一步说明本发明。

案例1.颜色选择性实验

手钓钩由八角型重钩和钩体颜色为绿色、粉红、荧白、深红、橙色等5种钓钩与钓线相连而成，每根钓线装6枚钓钩。

由于海况条件、捕捞作业时间、船员钓捕技术、钓钩使用时间等对捕捞效率均产生一定的影响。为了尽量减少其他因素影响，实验选用6枚崭新钓钩，按照荧白、橙色、深红、绿色、粉红的先后顺序每天调整其所在手钓钩中的位置。同时实验选取海况基本相同的10天，由同一名船员在同一个生产位置，在每天21:00-23:00进行。

不同颜色上钩数目为该颜色上钩的尾数与该钓钩脱钩的数目之和。脱钩的数目根据挂有触腕或口球的钓钩数计算。

结果分析

实验中定义指向八角重钩的方向为正方向，钓钩的位置依次为1至5，八角重钩属于第6位置，但由于其未在实验考虑范围内，其钓捕效率未进行统计。由于在实验中限定了钓钩、海况、作业技术等条件，所以认为除钓钩颜色及位置外其他因素产生的均为系统误差。由于数据(表1)上侧概率为0.326，Bartlett检验p＝0.19543，所以按照随机事件固定模型进行方差分析。

表2不同钓钩颜色和位置组合产量统计

通过分析可知(表2)，钓钩位置因素P＜0.01，捕捞效率差异极显著，钓钩的颜色及两者相互作用P＞0.05，均未达到显著水平。

表3二因素随机事件(固定模型)方差分析

由于每个因素的类别超过3个，采用SNK检验比较每个位置钓捕效率的差异水平。分析可知(表3)，5个位置的钓捕效率依次加强，位置5的捕捞效率最佳。以5％的显著水平检验，位置5与位置4捕捞效率相同，位置4与位置3差异显著，位置1至位置3未出现显著差异。以1％的显著水平验证，位置3至位置5两两之间差异显著，位置1至位置3捕捞效率相同。

表4不同位置多重比较

案例2.荧光体水中受力分析

流体绕经物体，会作用于物体与流向相同的绕流阻力作用。绕流阻力的计算公式为：

$F_D=C_D\frac{\mathrm{\ρ}{U}_0^2}{2}A$

F_D：物体受到的绕流阻力；C_D：绕流阻力因素；U₀： 未受干扰时的来流速度；ρ：流体的密度；A：物理与来流垂直方向的迎流投影面积。

绕流阻力因素C_D主要由雷诺数(R_e)、物体的形状、物体表面的粗糙度等因素决定。雷诺数为：

μ表示流体的运动粘度。一般情况下c_D很难由理论计算得出，阻力因素、雷诺数关系曲线多由实验确定。

对于球形物体可近似为所以对于确定的物体及流体，则有：

$F_D=\frac{12U_0\mathrm{\μA}}{2d}$

μ、A、d是确定的。由于纺锤体可以参照球形物体，所以物体受到的绕流阻力主要与U₀有关。

由于钓钩被鱿鱼捕食后必定完全打开，此时弹簧对外壳不起作用，所以只考虑弹簧在钓钩空载的运动状态：(参考图8荧光体受力图)

1水中加速上升时(见图8之8.1)

ma＝f_弹+f_浮-F_D-G

其中f_弹：弹簧弹力；f_浮：外壳浮力；F_D：外壳所受绕流主力；G：外壳重力。

由于钓钩加速上升，所以F_弹≥F_D+G-f_浮。由于F_D仅随U₀变化，所以在加速运动开始时f_弹最小，加速度结束前f_弹最大。

2水中匀速上升时(见图8之8.2)

0＝f_弹+f_浮-F_D-G

即f_弹＝F_D+G-f_浮，所以匀速上升阶段f_弹必定小于加速上升阶段。

3空中匀速上升时(见图8之8.3)

f_弹＝G

所以f_弹小于水中运动的任何状态。

Claims (6)

1.一种新型伸缩式鱿钓钩设计，其特征在于：钓钩主要部件为荧光体、钩刺、弹簧、支架，钓钩在钓捕作业中空载上升中：

1)、加速上升时，绕流阻力逐渐变大，钩刺开始伸出；当鱿鱼伸出触腕吸住钓钩时触腕被伸出的钩刺挂住，船员向上拖拽掉线，钩刺完全展开；

2)、匀速上升时，则由于钓钩受力减小，钓钩的夹角会变小；所受弹力减小，弹性形变减小以使钩刺收缩，钩刺不露出外壳；

3)、当钓钩拖出水面后，如果有渔获钓钩必定处于打开状态；如果空载，由于空中没有绕流阻力，弹力小于水中状态，所以钓钩处于闭合状态。

2.根据权利要求1所述的鱿钓钩设计，其特征在于：当钓钩静止时钩刺长度小于钩刺支点到外壳的距离；当钓钩加速运动时钩刺部分伸出；当钓钩匀速运动时钩刺与钩刺支点到外壳距离基本相等。

3.根据权利要求1所述的鱿钓钩设计，其特征在于：所述的钓钩采用小型圆柱螺旋压缩弹簧，材料选用不锈钢钢丝，最大芯轴直径、最小套筒直径根据支架直径来确定；在空载状态下，当钓钩加速上升时弹簧形变距离最大；当匀速上升时形变距离减小，钩刺伸出外壳距离减小或不伸出；空中匀速上升时，弹簧形变最小，钩刺缩到外壳内。

4.根据权利要求2所述的鱿钓钩设计，其特征在于：所述的钓钩的钩刺支点与针孔分别处于支架及外壳上；在荧光体与支架首尾连接处支架为菱形结构。

5.根据权利要求4所述的鱿钓钩设计，其特征在于：所述的钩刺布置为4层8孔结构，单层间每个孔间隔45°，每层间角度间隔22.5°。

6.根据权利要求4所述的鱿钓钩设计，其特征在于：所述的钓钩整体呈纺锤形，外壳全部采用硬质荧光物质构成，所述的钩刺需要有不锈钢材料制作，所述的支架是整个钓钩的支撑，需要高强度、耐腐蚀材料制作。

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