CN103120138A

CN103120138A - 利用波浪能的深水养殖网箱

Info

Publication number: CN103120138A
Application number: CN2013100427572A
Authority: CN
Inventors: 宋瑞银; 陈俊华; 张向阳; 蔡炳清
Original assignee: Ningbo Institute of Technology of ZJU
Current assignee: Ningbo Institute of Technology of ZJU
Priority date: 2013-01-31
Filing date: 2013-01-31
Publication date: 2013-05-29
Anticipated expiration: 2033-01-31
Also published as: CN103120138B

Abstract

本发明公开了一种利用波浪能的深水养殖网箱，包括网箱（4）、锚链（2）和基柱（1），所述的锚链（2）的一端与网箱（3）连接，另一端与基柱（1）连接，所述的基柱（1）固定安装在海底，它还包括自动投喂系统、自动沉降系统、远程监控系统和利用波浪能的海洋能发电系统；所述的海洋能发电系统安装在网箱的框架周围，自动沉降系统安装在网箱（4）上层的框架上，所述的自动投喂系统安装在网箱（4）的顶部中心处，所述的远程监控系统的一个终端安装在水下的网箱（4）上，另一个终端安装在岸上的控制器上，两个终端之间通过GPRS网络连接。这样，通过波浪能产生的电能来供给深海网箱养殖的过程中各系统所需的能量。

Description

利用波浪能的深水养殖网箱

技术领域

本发明涉及深海养殖技术领域，具体讲是一种利用波浪能的深水养殖网箱。

背景技术

我国的海洋能资源非常丰富，海岛及周边拥有丰富的可再生海洋能资源。但是，随着经济的发展，人们生活水平的不断提高，海洋水产资源需求不断加大，海洋过度捕捞已经导致自然渔业资源衰退严重，捕捞作业方式已经不可能保证我们海洋渔业的可持续发展。

为解决上述矛盾，渔业生产方式已经从捕捞为主转向人工网箱养殖为主。而现有的网箱抗击风浪的能力较差，只能集中于部分浅水海域、避风条件较好的内湾等。浅水区域和内湾水体交换差，长期高密度养殖后，造成底质和水质恶化，导致鱼类品质下降、病害增多、养殖区域污染严重等多方面的问题，使浅水网箱养殖很难持续发展。为了改变这一现状，深水海域的网箱养殖发展显得尤其迫切。近年来，全球海水养殖技术迅速发展，尤其是在近岸水域或外海的网箱养殖扮演了重要的角色，我国习惯上称之为深水网箱。但是，现有技术的深水养殖网箱，存在以下的缺点：

1）由于在养殖过程中，要实现鱼群投喂、水质监测、网衣清洗等自动控制功能，维持整个养殖网箱的正常运行需要电能，现有离岛型网箱的电力供应主要通过岛屿柴油机发电，再由电缆为网箱输送电能来保障网箱设施的供电，而对离岛较远的开放式海域，这种供电方式显然不太现实；

2）另外，海面的天气环境变化多端，在台风季节，网箱容易倾覆，这需要深水网箱具有下潜躲避台风的功能，而现有技术的网箱抗风浪性差，易倾覆；

3）在开放式海域，风浪较大，这容易造成网箱有效容积的损失，且过大的风浪不适宜养殖鱼群的生长；

4）在深水区域，海洋附着物如海藻、贝类极易附着在网衣上，这增加了网箱阻力，造成网箱变形，有效养殖容积减小，为去除网衣上的附着物，现有技术中有多种网衣清洗机构，如高压水枪，自动网衣清洗机等，但多数为人工操作或电机驱动，比较繁琐。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种利用波浪能的深水养殖网箱，它可以实现深海网箱能量的自供给，从而既避免安装电缆带来的困难，又降低成本。

为解决上述技术问题，本发明提供的利用波浪能的深水养殖网箱，包括网箱、锚链和基柱，所述的锚链的一端与网箱连接，另一端与基柱连接，所述的基柱固定安装在海底，它还包括自动投喂系统、自动沉降系统、远程监控系统和利用波浪能的海洋能发电系统；所述的海洋能发电系统安装在网箱的框架周围，自动沉降系统安装在网箱上层的框架上，所述的自动投喂系统安装在网箱的顶部中心处，所述的远程监控系统的一个终端安装在水下的网箱上，另一个终端安装在岸上的控制器上，两个终端之间通过GPRS网络连接。

所述网箱的框架包括上层支架、下层支架和多根立架，所述的上层支架和下层支架之间通过多根立架连接，形成一个四方体框架或者圆柱体框架；所述的海洋能发电系统包括多套发电装置，每套发电装置连接在与框架的上层支架铰接的延伸杆上。

所述的框架为四方体框架，且发电装置为四套，分别通过延伸杆连接在上层支架的四个角上。

所述的每套发电装置包括套筒、浮子、齿条、齿轮、发电机和蓄能器；所述的套筒连接在延伸杆上，所述的浮子位于套筒内且位于海面上，所述的齿条呈竖直状套接在套筒内，齿条的下端连接在浮子上，齿轮与齿条啮合传动连接，齿轮的中心轴通过发电联轴器与发电机连接，发电机与蓄能器电连接。

所述的发电联轴器与发电机之间还连接有增速机。

所述的套筒的下端为喇叭口。

所述的自动沉降系统包括自锁电机、沉降减速机和沉降联轴器，所述的自锁电机连接在框架上，其输出轴通过沉降减速机与沉降联轴器连接，沉降联轴器与锚链的一端连接。

所述的自动沉降系统还包括平衡传感器，该平衡传感器安装在网箱的底部，并与自锁电机电连接。

所述的网箱还设有收网装置，该收网装置包括滚筒、收网联轴器、收网减速机和电动机，所述的滚筒转动连接在框架上层支架的一个边上，网箱的渔网可拆式连接在滚筒的两端，安装滚筒的中心轴通过收网联轴器与收网减速机连接，收网减速机再与电动机的输出轴连接。

所述的网箱上还设有网衣清洗机构，该网衣清洗机构包括横杆和毛刷，所述的横杆的两端分别与相邻两套发电装置中的齿条连接且横杆呈水平状态，所述的毛刷连接在横杆上且毛刷上的刷毛与网箱上的网衣接触。

采用以上结构后，本发明与现有技术相比，具有以下优点：

1）由于通过波浪能对发电装置中的浮子产生上下波动，带动齿条上下移动，从而使齿轮发生转动，继而使发电机输出电能，储存在蓄能器中；用这样产生的电能来供给深海网箱养殖的过程中各系统所需的能量；

2）发电装置分布在网箱的周围，既不影响网箱的使用，也能更加合理、方便地将海水中的波浪能转化成电能；并且通过合理的布局，使波浪能发电装置也起到降流阻波的作用；

3）在发电联轴器与发电机之间设置增速机，是为了从发电装置中传来的齿轮中心轴的转速在经过增速机的作用下使发电机得到更大的转速，从而可以产生更多的电能；

4）在套筒的下端设计成喇叭口，是为了可以聚集更多的波浪能，使浮子的运动行程更大，从而使齿轮保持转动的时间更长，因此，可以得到更多的电能；

5）通过自锁电机控制锚链的长度，当自锁电机接收到信号后收缩锚链，协助网箱下沉，直至网箱下沉到海面一定深度的时候，关闭自锁电机停止收缩锚链，这样，网箱可以免遭海面大风浪的侵袭，也可以使网箱不被潮流所冲倒；

6）另外，在网箱底部安装了平衡传感器，养殖人员可以远距离地通过平衡传感器来调整自锁电机的转速，使网箱在下沉的过程中始终保持平衡；

7）此外，网箱上还设置了收网装置，这样，收网可以通过电机将渔网缠绕在滚筒上，避免了人工收网带来的低效率；

8）网箱上安装了网衣清洗机构后，在波浪起伏运动时，齿条一边发电，同时带动横杆上下运动，通过毛刷和网衣的接触摩擦，起到清除网衣附着物的作用。

附图说明

图1是本发明利用波浪能的深水养殖网箱的结构示意图。

图2是本发明中发电装置的结构示意图。

图3是本发明中发电装置的原理示意图。

图4是本发明中自动沉降系统的结构示意图。

图5是本发明中自动沉降系统的原理示意图。

图6是本发明中收网装置的原理示意图。

图7是本发明中网衣清洗机构的结构示意图。

其中：1、基柱；2、锚链；3、下层支架；4、网箱；5、立架；6、延伸杆；7、上层支架；8、浮筒；9、蓄能器；10、套筒；11、喇叭口；12、浮子；13、齿轮；14、齿条；15、发电联轴器；16、增速机；17、发电机；18、通水阀；19、水泵；20、通气阀；21、气泵；22、沉降联轴器；23、沉降减速机；24、自锁电机；25、渔网；26、滚筒；27、收网联轴器；28、收网减速机；29、电动机；30、横杆；31、毛刷。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细地说明。

由图1所示的本发明利用波浪能的深水养殖网箱的结构示意图可知，它包括网箱4、锚链2和基柱1，所述的锚链2的一端与网箱3连接，另一端与基柱1连接，所述的基柱1固定安装在海底。它还包括自动投喂系统、自动沉降系统、远程监控系统和利用波浪能的海洋能发电系统；所述的海洋能发电系统安装在网箱的框架周围，自动沉降系统安装在网箱4上层的框架上，所述的自动投喂系统安装在网箱4的顶部中心处，所述的远程监控系统的一个终端安装在水下的网箱4上，另一个终端安装在岸上的控制器上，两个终端之间通过GPRS网络连接。

所述网箱4的框架包括上层支架7、下层支架3和多根立架5，所述的上层支架7和下层支架3之间通过多根立架5连接，形成一个四方体框架或者圆柱体框架；所述的海洋能发电系统包括多套发电装置，每套发电装置连接在与框架的上层支架7铰接的延伸杆6上。本实施例中，所述的框架为四方体框架，且发电装置为四套，分别通过延伸杆6连接在上层支架7的四个角上。

由图1～图3所示的本发明利用波浪能的深水养殖网箱的示意图可知，所述每套发电装置包括套筒10、浮子12、齿条14、齿轮13、发电机17和蓄能器9。所述的套筒10连接在延伸杆6上，所述的浮子12位于套筒10内且位于海面上，所述的齿条14呈竖直状套接在套筒10内，齿条14的下端连接在浮子12上，齿轮13与齿条14啮合传动连接，齿轮13的中心轴通过发电联轴器15与发电机17连接，发电机17与蓄能器9电连接。

所述的发电联轴器15与发电机17之间还连接有增速机16。

所述的套筒10的下端为喇叭口11。

发电装置的发电过程是：当浮子12随着海水的起伏而作上下运动时，浮子12上的齿条14也作上下运动，通过齿轮齿条啮合传动，使齿轮13带动齿轮中心轴作旋转运动，从而通过发电联轴器15带动增速机16的输入轴旋转，在增速机16的增速作用下，使发电机17的输入轴作旋转运动，从而输出电能储存在蓄能器9中。

由图4和图5所示的利用波浪能的深水养殖网箱中的自动沉降系统的示意图可知，所述的自动沉降系统包括浮筒8、水泵19、通水阀18、气泵21、通气阀20和控制装置，所述的浮筒8安装在网箱4的框架上并浮在海平面上，所述的水泵19安装在框架上并通过通水阀18与浮筒8连通，所述的气泵21安装在框架上且通过通气阀20与浮筒8连通，所述的通水阀18和通气阀20均与控制装置电连接，所述的控制装置通过GPRS网络与远程监控系统信号连接。

所述的自动沉降系统还包括自锁电机24、沉降减速机23和沉降联轴器22，所述的自锁电机24连接在框架上，其输出轴通过沉降减速机23与沉降联轴器22连接，沉降联轴器22与锚链2的一端连接。

所述的自动沉降系统还包括平衡传感器，该平衡传感器安装在网箱4的底部，并与自锁电机24电连接。

网箱4上层有浮筒8，可以通过水泵19向浮筒8里面注水，网箱4的下端也有锚链2，这样可以使网箱4通过锚链2固于基柱1上，当海面风浪过大时，可以通过向浮筒8中注水以减少网箱4的浮力，注水后浮筒8的浮力依然大于网箱4的重力，同时锚链2通过自锁电机24收回，网箱4的底部有平衡传感器，在网箱4下沉的过程中，可以通过平衡传感器来调整自锁电机24的转速，来使网箱在下沉过程中保持平衡。当网箱4下沉到海面下一定深度的时候，潮流和海流就比较小，这里自锁电机24就停止收回锚链2，使网箱4悬浮于海水中。这样，网箱4可以免遭海面大风浪的侵袭，也可以使网箱4不被潮流所冲倒。

由图6所示的利用波浪能的深水养殖网箱中的收网装置的示意图可知，该收网装置包括滚筒26、收网联轴器27、收网减速机28和电动机29，所述的滚筒26转动连接在框架上层支架7的一个边上，网箱4的渔网25可拆式连接在滚筒26的两端，安装滚筒26的中心轴通过收网联轴器27与收网减速机28连接，收网减速机28再与电动机29的输出轴连接。

可以在方形网箱4的其中一个边上装上滚筒26，这样，在收网的时候先让其他三个边上的渔网25的绳子解开，系在滚筒26的两端，打开电动机29来实现收网。

由图7所示的利用波浪能的深水养殖网箱中的网衣清洗机构的结构示意图可知，该网衣清洗机构包括横杆30和毛刷31，所述的横杆30的两端分别与相邻两套发电装置中的齿条14连接且横杆30呈水平状态，所述的毛刷31连接在横杆30上且毛刷31上的刷毛与网箱4上的网衣接触。

本发明并不局限于所述的结构，其中，框架还可以是圆柱形，这样多套发电装置沿圆周方向均匀分布；另外，发电装置的数量还可以更多。以上这些变化均落入本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种利用波浪能的深水养殖网箱，包括网箱（4）、锚链（2）和基柱（1），所述的锚链（2）的一端与网箱（3）连接，另一端与基柱（1）连接，所述的基柱（1）固定安装在海底，其特征在于：它还包括自动投喂系统、自动沉降系统、远程监控系统和利用波浪能的海洋能发电系统；所述的海洋能发电系统安装在网箱的框架周围，自动沉降系统安装在网箱（4）上层的框架上，所述的自动投喂系统安装在网箱（4）的顶部中心处，所述的远程监控系统的一个终端安装在水下的网箱（4）上，另一个终端安装在岸上的控制器上，两个终端之间通过GPRS网络连接。

2.根据权利要求1所述的利用波浪能的深水养殖网箱，其特征在于：所述网箱（4）的框架包括上层支架（7）、下层支架（3）和多根立架（5），所述的上层支架（7）和下层支架（3）之间通过多根立架（5）连接，形成一个四方体框架或者圆柱体框架；所述的海洋能发电系统包括多套发电装置，每套发电装置连接在与框架的上层支架（7）铰接的延伸杆（6）上。

3.根据权利要求2所述的利用波浪能的深水养殖网箱，其特征在于：所述的框架为四方体框架，且发电装置为四套，分别通过延伸杆（6）连接在上层支架（7）的四个角上。

4.根据权利要求2所述的利用波浪能的深水养殖网箱，其特征在于：所述的每套发电装置包括套筒（10）、浮子（12）、齿条（14）、齿轮（13）、发电机（17）和蓄能器（9）；所述的套筒（10）连接在延伸杆（6）上，所述的浮子（12）位于套筒（10）内且位于海面上，所述的齿条（14）呈竖直状套接在套筒（10）内，齿条（14）的下端连接在浮子（12）上，齿轮（13）与齿条（14）啮合传动连接，齿轮（13）的中心轴通过发电联轴器（15）与发电机（17）连接，发电机（17）与蓄能器（9）电连接。

5.根据权利要求4所述的利用波浪能的深水养殖网箱，其特征在于：所述的发电联轴器（15）与发电机（17）之间还连接有增速机（16）。

6.根据权利要求4所述的利用波浪能的深水养殖网箱，其特征在于：所述的套筒（10）的下端为喇叭口（11）。

7.根据权利要求1所述的利用波浪能的深水养殖网箱，其特征在于：所述的自动沉降系统包括自锁电机（24）、沉降减速机（23）和沉降联轴器（22），所述的自锁电机（24）连接在框架上，其输出轴通过沉降减速机（23）与沉降联轴器（22）连接，沉降联轴器（22）与锚链（2）的一端连接。

8.根据权利要求7所述的利用波浪能的深水养殖网箱，其特征在于：所述的自动沉降系统还包括平衡传感器，该平衡传感器安装在网箱（4）的底部，并与自锁电机（24）电连接。

9.根据权利要求1所述的利用波浪能的深水养殖网箱，其特征在于：所述的网箱还设有收网装置，该收网装置包括滚筒（26）、收网联轴器（27）、收网减速机（28）和电动机（29），所述的滚筒（26）转动连接在框架上层支架（7）的一个边上，网箱（4）的渔网（25）可拆式连接在滚筒（26）的两端，安装滚筒（26）的中心轴通过收网联轴器（27）与收网减速机（28）连接，收网减速机（28）再与电动机（29）的输出轴连接。

10.根据权利要求1或4所述的利用波浪能的深水养殖网箱，其特征在于：所述的网箱（4）上还设有网衣清洗机构，该网衣清洗机构包括横杆（30）和毛刷（31），所述的横杆（30）的两端分别与相邻两套发电装置中的齿条（14）连接且横杆（30）呈水平状态，所述的毛刷（31）连接在横杆（30）上且毛刷（31）上的刷毛与网箱（4）上的网衣接触。