CN102159067B - 养鱼围圈 - Google Patents

Abstract

一种用来在水中使用的鱼箱，包括由防水的、实质上刚性的材料制成的主件(1)且具有用于排出物的出口(12)。主件(1)实质上是半球形的，且可沿球形路径无阻碍地滑过水，而不会实质上影响在箱内的水体。因为由周围的水作用在主件(1)上的力主要沿壳体而不是垂直于壳体作用，所以撕裂的风险和冲溅的风险被减小。还公开了具有适于不同物种的流动和照明条件的实施方案。箱可被定位在有水流和波浪的区域且箱可容易地适于不同物种。

Description

养鱼围圈

技术领域

本发明涉及用于在水中使用的养鱼箱(fishfarming cage)。

发明背景

随着食品需求的增长和对于渔业或捕捉可用的供应的减少，世界食品生产增长的部分被期望来自水产养殖或水生生物的养殖。在人工或天然的水池和岸上的水塘中的水产养殖是众所周知的。有鲤鱼的稻田是关于群落生境的示例，其中一种生物，即稻，从鱼的排泄物中获益。

还有养鱼箱(鱼箱或箱)和养鱼场多年来被定位在海中、湖中和河中以节省不动产成本且从活水的自然供应中获益。

常规的鱼箱可包括悬挂在漂浮元件上的渔网。这样的鱼箱通过与船支或水流中漂浮的大的物体碰撞而容易地被撕裂。由周围环境例如波浪或强大的水流施加在网上的载荷也可能导致网的撕裂。撕裂损坏带来相当大的逃脱风险。逃脱风险还可因为一些物种，例如鳕鱼啃网而增加。从养鱼场逃脱的动物意味着经济损失和遗传和生态风险。

关于常规的开放式渔网箱的其它问题是污染、藻类、传染性物质和寄生虫很容易从周围的水中进入养殖场，且因为排泄物、未消耗的饲料、未使用的药剂和其它排出物通过水流引入围绕养殖场的环境，所以开放式养殖场本身是相当大的污染源。来自开放式养殖场的鱼卵和鱼精还可导致遗传污染。当很多动物生活在开放式箱的小区域中时，在周围的水中的氧含量可降低。这可增加藻类的生长，其继而可对于未保护的开放式常规的鱼养殖场产生新的问题。

从最初就限制了具有流动的、含氧丰富的水且具有有限的波高的常规开放式养殖场的适合位置的可用性。一个问题是这样的地方的可用性被减小，因为它们被来自鱼养殖场的污染损害或破坏，或因为官方不允许将鱼养殖场定位在污染可能损害环境的环境中。

清洁也是常规的箱存在的问题。在正常操作的情况下，网的清洁构成运营成本的主要的部分。此外，在疾病爆发后为了避免将疾病带给箱中的新牲畜，长隔离时间是需要的。因此，如果箱可适于不同的物种，则可为有优势的，使得取决于物种例如鲑鱼的疾病和寄生生物消失，而不是鲑鱼疾病或寄生生物的寄主的其他物种，例如大比目鱼、扇贝或蛤在箱中生长。

流出的水对于使许多远洋物种形成群是重要的且因此阻止了攻击行为，否则攻击行为可能限制箱中的鱼的最大数量。取决于通过流，例如潮汐流中的饲料的底栖物种还明显地需要流动的水以生长。具有自然流动的水的位置的可用性被限制，且可能还将随期望的未来的环境规定减少。随着具有适当的流动条件的方便的受保护的地方的可用性被减少，对于有可控的内部流动条件的坚固的封闭的鱼箱的需求是期望增加的。如果在该箱内的流动可以按规律的时间间隔被反转，则其也是有优势的，因为一些物种，例如鲑鱼，如果它们以相同的方向连续地游动，则一个眼睛会变瞎，且因为如果水流以规律的时间间隔交替，则一些在潮汐流中生存的物种可获益。

在鱼箱中的照明条件也可以是重要的，例如在鱼养殖场中。商业上重要的物种，如鲑鱼和鳕鱼的早熟是可通过使用光来实质上减轻的问题。当鱼产生鱼卵或鱼精时，收获重量被减少且存在鱼必须在其重新获得类似的收获重量之前再被喂养12-18个月的风险。

US 4798168公开了用于养殖鱼、水生贝壳类动物和其它海洋生物的围栏(enclosure)，解决了以上问题中的一些。优选防水布的柔性袋状物(bag)取代了开放式网被使用，且防止污染、藻类、寄生生物和传染性物质进入围栏。用于未消耗的饲料、排泄物和其它污染的出口防止或减少了排出物到周围的水的排出。所期望的流动由水进口在或接近垂直于箱半径的表面中喷出水来确保，从而导致箱内的水的旋转。空气和/或氧气在水被供应给箱之前被添加到水。照明条件可通过将由不透光的布制成的顶部或覆盖物设置在袋状物上，且通过将构成袋状物的柔性布制成半透明的来控制。清洁养殖场的成本可通过在旧的袋状物外部套上新的袋状物且随后移出使用过的袋状物来减少。该养殖场的主要问题是，柔性袋状物经受撕裂损坏、水入口在接近周边处提供过高的水速度和/或在接近中心处提供过低的水速度，以及箱仅适于某些类型的鱼。关于袋状物的另一个问题是在袋状物中的水位必须被保持比袋状物外部的水位高，以便当从上方看时保持实质上圆形的形式。

NO 169751B、NO 160753、GB 1594832、NO 150741、US 3870018和NO 175341显示了具有刚性壁和在底部用于排泄物和其它排出物的出口的鱼养殖水池或箱的示例。它们的全部具有实质上圆柱形的上部部分、圆锥形的下部部分和内部旋转的水，如由图1b图示的。圆锥形部分的目的是增加接近底部的水的切向速度，且因此改善排水。关于这个形状的问题是直壁在水中给予水流和波浪以阻力，且因此推动箱内的水。因此，波浪运动容易地被传递到箱内的水，且将增加从箱内或箱外冲溅(swashing)(水的失控的交换)的风险。这增加了逃脱和生物污染的风险。因此，这样的鱼养殖容器不适于具有能够导致如此冲溅的波浪的地方。

所以，本发明的目的是提供漂浮的鱼箱，该漂浮的鱼箱在有波浪和水流的水中不会被拆散，且同时能够容易地适于对于流动条件、照明条件、水质等的不同物种的需求。

发明概述

根据本发明，这由提供在水中使用的鱼箱实现，该鱼箱包括由防水的、实质上刚性的材料制成的主件且具有用于排出物的出口，其中，主件实质上是半球形。

具有刚性壁的半球形箱将跟随周围水中的波浪的运动，且能够沿着球形路径滑过水，同时对于箱中的水体具有最小的干扰。当由在箱的主件的外部和内部的水作用的力实质上是沿着壳体而不是垂直于壳体作用的剪切力时，对于撕裂和冲溅的抵制被增加。

当波浪运动不被转移到箱中时，带有水平的平面中的旋转的内部流动模式(internal flow pattern)最低程度地改变，即使在包括从壁切向地喷出水以这种方式相对于箱内水体运动的喷嘴的实施方案中。原因在于平均的喷嘴将在给定的水平的平面上和水平的平面下喷出等量的水，且因此在水平的平面中提供平均的切向分量。

来自箱的被污染的水可在排出前被清理和控制，且箱因此可被放置在其否则将不可能处于或被禁止的位置。架子可被布置在箱内用来加强或用于底栖生物(bottom-dwelling organism)。箱可容纳多个物种，例如以使水生贝壳类动物、植物、海草或巨藻可利用鱼的排泄物。箱可被用在盐水或淡水中，用于鱼、贻贝、水生贝壳类动物、甲壳类动物、海胆、植物、藻类、菌类或在水中生存的其它生物的无害环境的养殖。其还可用于患病或受伤的动物的治疗。

附图简述

本发明的这些和其它益处从所附权利要求是明显的，且在下文中通过参照附图被更详细地描述，其中，类似参考数字指向类似部件，且其中：

图1a显示了从侧面看的箱的第一实施方案；

图1b显示了从侧面看的带刚性壁的箱的已知的实施方案；

图1c是包括架子的箱的横断面视图；

图1d显示了还包括覆盖物的部分地淹没的箱；

图2a显示了从上方看的箱的第一实施方案；

图2b显示了从上方看的箱的第二实施方案；

图3a是供水系统(water supply)的示意图；

图3b显示了从上方看的引入箱的水；

图3c图示了箱中的流动模式；

图3d显示了提供箱中的流动的装置；

图3e-f是改变流动方向的进口管的横断面视图；

图4是用于来自箱的排出物的处理设备的示意图；以及

图5显示了用于控制箱内的光的布置。

优选实施方案详述

图1a显示了从侧面看的鱼箱的第一实施方案。主件1由防水的、实质上刚性的材料制造，例如铝或一些其他金属、纤维强化的环氧树脂或塑料。主件1可包括一个实质上紧凑的层或夹层结构，如在下文中更详细描述的。图1a中的主件的形状是近似地半球形。由上可见，实质上圆形的横断面使形状相对于从不同方向施加的力，例如由水或风的流施加的力为尽可能中立的。从侧面可见，半圆具有比带有与半圆相同的宽度和高度的矩形小的横断面面积。因此，淹没在流动的水中的半球体受流动的影响小于相应的圆柱体。圆锥体类似地具有比半球体小的纵向横断面面积，但是同时容量较少。因此半球体是在所期望的大容量和对于水下流动的小的敏感度之间的折中。

带刚性壁的半球形鱼箱能够跟随周围水中的波浪运动，且沿着球形路径围绕通过球体的赤道的任何水平轴滑过水，而不会在箱内的水体上施加实质的力。当由水施加到箱的主件上的力主要是剪切力时，即沿壳体而不是垂直于壳体作用力，则撕裂的风险和冲溅的风险被减小。

主件1被连接到漂浮项圈(floating collar)2。这对于稳定主件1以防止其翻转是很重要的。没有这样的漂浮项圈2或类似的漂浮物的半球形壳体将容易翻转。漂浮项圈2还可支持箱以使其保持实质上圆形的水平横断面且其还可作为围绕箱的走道(walkway)使用。

系留柱(mooring post)3显示成固定到主件1，以便阐释主件1不必像漂浮项圈2一样移动。可为优势的是，在漂浮项圈2上的走道在一定程度上跟随表面上的波浪运动，而主件1以较小的程度移动。在图1a中显示的实施方案中，例如，组合的走道和漂浮项圈2可包括灵活地附接到彼此且附接到主件1的部分。在这种情况下，可以优选的是将锚附接到主件1。

但是，应当理解，系留柱可被附接到漂浮项圈2，其也可被固定到主件1。

系留柱3一般将通过锚索连接到锚。锚索通常将包括通过链、绳索或类似物连接到锚的阻尼元件和弹簧。系留不是本发明的部分且因此未在图1a中示出。

图1a还图示了主件1可包括可被替换而无需在损坏后替换全部主件1且可便于箱的生产的部分。但是，应当理解，箱可被整体地制造，可选择地由通过焊接、粘合和/或螺栓连接彼此永久附接的部分制造。

在一个实施方案中主件1中的壁，且如果需要还有图1d中的覆盖物被制造成夹层结构，该夹层结构包括内壳和外壳之间的实质上气体填充的，例如空气填充的或泡沫填充的层。如果结构接近主件1的上部部分较厚，则夹层设计可减少或消除对于漂浮项圈2的需要。在内壳和外壳之间的距离和介质/泡沫的类型决定了结构的升力和热传导性。因此，夹层设计可确定箱将在水中浮动多高，且在箱内的水可具有理想温度，该理想温度确保了快速、平稳且可控的增长，而相对独立于周围的水中的温度。

图1b显示了从侧面看的具有刚性壁的箱的已知的实施方案。在这个实施方案中，主件1在上部部分中为圆柱形且在下部部分中大体上为圆锥形。这个形状增加了排出物的速度，且因此确保了有效的排水。冲溅(水的失控的交换)和内部流动情况对于该实施方案可能是有问题的。

图1c是穿过具有架子4的箱的横断面。架子可仅作为加强肋(支柱)和/或用于底栖生物的架子。

在海中的鱼箱或养鱼场可被暴露于来自风和波浪的力。风方向和波浪方向随时间变化，且显著的2m多的波高和12-14m多的波长可为如此环境的典型的值。这样的幅值和波长相对于具有半径为10-15米或更小的典型的海中的箱来说可能是大的。共振现象可能放大问题，其中箱挑选了接近其共振频率的频率。波浪和风都是接近表面出现的现象，且两者的影响可通过部分地或全部地淹没箱来减小或移除。

因此，在图1d上显示的实施方案包括允许淹没的全部地或部分地闭合的上层结构。上层结构可在顶部处打开用于部分的淹没。如果期望，则上层结构还可以是闭合的覆盖物如图1d中所示，其中，带覆盖物的箱包括近似的球体。如果期望，这可完全地用水填充，且可在不受波浪和风影响的深度处被系住。上层结构或覆盖物可具有类似于或不同于主件的材料和设计的材料和设计，例如由纤维强化的环氧树脂制成的夹层结构。

图2a显示了从上方看的箱的第一实施方案。这个实施方案具有3个支撑元件或辐条，且适于较小的箱。

辐条可用作支撑件和/或走道。辐条中的一个或多个可同时用来在箱中分配饲料。当饲料以这种方式分配时，容易避免粒料上的压碎损坏，不然压碎损坏容易在加压空气被用来在大的箱或养鱼池中向外投掷饲料时发生。这在养育将只以某种大小的饲料(粒料)为食的一些物种例如鲑鱼且其中被压碎的粒料因此被浪费的情况中可有经济意义。饲料供应可通过监控穿过箱的未消耗饲料的量来控制。使用传感器以监控箱的状态，例如水中饲料的量，被在下文中更详细地描述。

辐条可为盖子提供支撑，该盖子例如以沿着主件1的边缘紧固的圆锥形防水油布的形式，且由在箱的中心处的在辐条上的杆保持。另一个实施方案可为附接到辐条的中国扇(Chinese fan)。在有利地控制了箱中的照明条件的实施方案中，这个盖子可为悬挂于辐条的不透明的布或中国扇。盖子或“顶部”可为低的以尽可能小地招风。同时优选的是，盖子具有足以确保排水并承受潜在的雪载荷的设计和斜度。

辐条还可用于支撑其它装备，例如用于图3d中显示的装置的供水系统或图5中显示的照明电枢(lighting armature)。

图2b显示了从上方看的箱的另一个实施方案。这个实施方案有4个辐条，该辐条具有和图2a中描绘的辐条类似的功能。应当理解，其它实施方案可具有少于3个辐条或多于4个辐条。

不依赖于箱的设计，可有优势的是将摄像机(camera)或其它探测器布置在主件的底部和/或内壁上。这些摄像机和探测器用来监视且控制箱中的重要参量，例如，供应的饲料的量取决于穿过一群鱼而未被消耗的饲料的量，供应的水的速率取决于箱中的流动，且氧气和/或供应的光的频率和强度取决于水质、鱼的量、浮游生物的量和箱中的其它条件。这些条件中的一些随着箱中的生物质的量和类型改变的时间而改变。应当理解，实际上使用不同种类的探测器以控制箱中的饲料供应、氧含量、能见度、流动和其它条件。还应当理解，不同的箱可装备有不同的探测器且没有摄像机或其它探测器的实施方案属于本发明的范围。

图3a是供水系统的示意图，其中，水通过入口8被吸入，经由处理和控制设施11穿过水管或管9，且通过喷嘴10被喷至箱。入口8设置有传感器以测量重要的参量，该重要的参量用来将入口调整到具有尽可能适合的水质的位置和深度。

无论箱容纳鱼还是其它生物，水温、污染、氧气的浓度、PH、盐浓度(NaCl的浓度)和硬度(CaO的浓度)对于箱中的生物的生长和健康都可或多或少是重要的。用于水质的这些和其它参量必须适于箱内的物种。

如所讨论的，有优势的是，箱具有确保箱中的生物的健康的内部流动条件。这可暗指水应在箱的周边和接近中心处以近似相等的速度流动，即，有相等的切向速度，而不是相等的角速度。在一些情况中，可期望的是以有规律的时间间隔改变流动的方向。这可减小应力水平且增加箱中的鱼的健康。另一个优势是，箱因此可容纳更多的鱼而不会不利地影响健康。

在箱中的流动可由通过可反转的喷嘴10喷出水来提供，例如如图3a和3b或图3e和3f中所示的。

如上文所讨论的，波浪运动将不进入箱，因为半球形形状沿球形路径无阻碍地滑动而不会推动内部的水。带有水平的平面中的旋转的内部流动模式将不改变，即使在具有从壁切向地喷出水的喷嘴的实施方案中，其以这种方式相对于箱中的水体移动。原因是平均的喷嘴将在给定的水平的平面上方喷出与在水平的平面下方所喷出的等量的水，且因此在水平的平面中产生平均的切向的作用。

图3a显示了从侧面看的喷嘴10的实施方案，且图3b显示了从上方看的同样的喷嘴。在图3a和3b中的喷嘴10是可反转的且属于已知的类型。喷嘴起作用，因为水被喷出的速度与它们上的压力降的平方根成比例(伯努利定律)。围绕喷嘴的水逐渐地一起被拉动，直到在箱内的全部水体围绕箱的中心旋转轴旋转。

关于现有技术的饲养场的问题是进水被切向地喷出。随后水体将在不久之后以恒定的角速度旋转。这意味着接近中心的水的速度变得低于周边处的速度。接近中心游动的鱼在这种情况下将不受流动的影响，且因此易于困倦(eye-biting)。可选择地，角速度可被增加。于是，在周边处的水速度变得很大，以使在最外部区域游动的鱼变得紧张。

如果水通过喷嘴10接近表面或沿着周围被喷出，则在箱内的全部水被一起拉动之前需要的时间长于如果水被在箱中向下且距离周边一距离地喷出的情况，例如在图3a和3b中显示的喷嘴10的位置。

关于恒定的角速度的问题可被解决，如图3b中所示，其中一个或多个喷嘴10以指向中心的速度分量供水。因此，在这种情况下，在图3a和3b中的喷嘴在接近圆的中心处推动水比他们在接近周围处推动水快。

关于如在图3a和3b中显示的喷嘴10的问题是从切向方向向内的角度取决于喷嘴的径向位置和施加的压力的径向位置。

如果两个喷嘴被定位成不对称的或在不同的高度，则关于如在图3a和3b中显示的喷嘴10的另一个问题可能发生。于是速度或喷嘴开口必须调整以避免偏心旋转。

另外的问题是少数的喷嘴(此处：2个)提供冲击到水体上的少数的点。因此，为了达到平衡可需要相对长的时间，即当离喷嘴10最远的水被从喷嘴流出的水一起拉动时。

图3c图示了在半球形形状中的三个水平的平面中的流动。通过以相等的速度沿三个平面中的每个的半径供水，实现了更有优势的流动。如果水被通过多个喷嘴10沿半径喷出，则与一起拉动距离喷嘴10几米的水所需要的时间相比，在喷嘴开口之间的水被一起拉动之前需要的时间较短。如果喷嘴被设置在多个平面中，如在图3c中所示的，则与一起拉动在如图3a中所示的喷嘴上方或下方几米的水所需要的时间相比，在平面之间的水被一起拉动之前需要的时间较短。

图3d显示了其中从上方通过旋转轴处的管9供应水的装置。在多个高度处的水平臂通过开口或喷嘴10供水。这就是说所期望的流动，即沿着同心圆沿着如图3c中所示的半径的切向速度的小变动而不是固定的角速度，比通过使用如图3a和3b中显示的少数的喷嘴的方式更容易实现。应当理解，水可通过沿水平臂轴向地延伸的槽供应而不是通过如在图3d中所示的不连续的开口或孔10供应。水平臂可被保持在主件的内壁上以避免纵向管上的大的扭矩。即使在图3d中所示的装置适于半球形的箱，但应当理解，装置可容易地适于具有其它纵向的横断面的箱，例如圆柱形箱或具有如图1b中显示的形状的箱。

冲击在多个平面中的多个点减少了从开口或槽10到箱中的任意点的平均距离。当流动被反转以使水以相反的方向流动时，这减少了获得平衡所需要的时间。

图3e显示了图3d中的水平臂中的一个的从上方看的细部。臂包括可相对于彼此轴向地放置的两个同心管。在图3e中显示的位置中，在可相应于进入关于图3d的纸平面的方向的方向上喷出水。

图3f显示了图3e中的在其其它位置的臂。于是在可相应于离开关于图3d的纸平面的方向的方向上喷出水。

如果在图3d中显示的水平臂包括纵向的槽，则臂可包括类似的同心管，其中，一个管包括槽，该槽可围绕其(水平的)旋转轴旋转180°以改变出口的方向。

无论箱的形状如何，在底部中的一些形式的排水沟(drain)收集且移出排泄物和未消耗的饲料。这个排水沟将作为下沉(sink)，且当圆形流动模式在箱中建立时可引起漩涡效应。该下沉效应可在水的旋转被实质上停止且在相反的方向的流动被建立之前的周期内被减少。定位在箱的内壁上的传感器可被用来监测箱中的流动，且当流动模式有利时使控制排出物的排水变为可能。这也可能当在一个方向的旋转达到平衡且稳定时发生。

照明条件对于实现快速、平稳且可控的生长可以是重要的，且照明条件可能影响鱼的健康和卫生。因此，所期望的是阻挡全部的自然光并控制参量，像光的强度、波长、持续时间、位置等。光源的位置还可有助于控制鱼的游动模式。

图5显示了用于光的控制的布置。自然光被由实质上坚硬的且不透明的材料制成的主件1阻挡且通过在箱的上方覆盖不透明的材料16来阻挡。光电枢(light armature)15被中心地布置在箱中。在关于图5的实施方案中，壳体1的内表面和可能的盖子16反射光。这可通过涂上反射材料或通过用反光材料例如铝制造箱来实现。因此，箱变成由光均匀地照亮，鱼在光中成长，且不存在可导致成熟过早的阴影区域。

通过阻挡自然光，尤其是明亮的阳光，还可变得更容易控制箱内的温度条件，尤其是在有水的有限循环的小箱中。

Claims (11)

1.鱼箱，其用于在水中使用，其特征在于，所述鱼箱包括由防水的、刚性的材料制成的主件(1)且具有用于排出物的出口(12)，所述主件(1)是半球形的。

2.根据权利要求1所述的鱼箱，其特征在于：所述主件(1)被悬挂于漂浮项圈(2)。

3.根据权利要求1所述的鱼箱，其特征在于：所述主件(1)是夹层结构，所述夹层结构包括内壳和外壳之间的气体填充的层。

4.根据权利要求1所述的鱼箱，其特征在于：至少一个水平的架子(4)从所述主件(1)的圆周向内朝向旋转轴延伸。

5.根据权利要求1所述的鱼箱，其特征在于：所述主件(1)还包括用于淹没在水中的覆盖物(6)。

6.根据权利要求1所述的鱼箱，其特征在于：至少一个支撑元件(5)从所述主件(1)的圆周向内朝向旋转轴延伸。

7.根据权利要求1所述的鱼箱，其特征在于：至少一个喷嘴(10)，所述至少一个喷嘴(10)适于提供从所述主件(1)的圆周到接近旋转轴的区域的具有近似相等的切向速度的流。

8.根据权利要求7所述的鱼箱，其特征在于：所述流能从一个旋转方向反转到另一个旋转方向。

9.根据权利要求1所述的鱼箱，其特征在于：所述主件(1)由不透明的材料(16)覆盖，且用于发光的至少一个电枢(15)被布置在所述主件(1)内。

10.根据权利要求7或8所述的鱼箱，其特征在于：所述至少一个喷嘴(10)被布置在长形的主体上，所述长形的主体在将被旋转的水体的大部分上延伸。

11.根据权利要求10所述的鱼箱，其特征在于：所述长形的主体包括内管，所述内管包括至少一个开口且可滑动地、同心地且防漏水地布置在外管中，所述外管包括用于水以第一方向流出的至少一个开口和用于水以第二方向流出的至少一个开口，由此所述内管在所述外管内的相对运动导致水以所述第一方向或所述第二方向从所述长形的主体流出。