CN1035604A

CN1035604A - 水生动植物的培养装置

Info

Publication number: CN1035604A
Application number: CN89100095A
Authority: CN
Inventors: 森敬
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1988-02-08
Filing date: 1989-01-04
Publication date: 1989-09-20
Also published as: NZ227037A; IT8919338A0; JPH01202229A; KR910009341B1; FI885410A0; FI885410A; AU2583288A; SE8900414L; SE8900414D0; KR890012532A; DE3842461A1; JPH049493B2; DK724488A; IT1228627B; GB2215858A; FR2628292A1; ES2012896A6; NL8900303A; DK724488D0; GB8902095D0

Abstract

描述了一种培养水生动植物的装置。该装置包括一个具有围绕着平底中心的梯式内壁的水池。阳光能够穿过池水达到水池的底部。

Description

本发明涉及能在其中培养水生动植物的装置，更具体说，是涉及一种能模仿海岸线环境的水池。

近年来，生物技术在陆生动植物领域进展显著，但在水域生物即海生动植物领域，大规模生物技术的研究和开发才刚刚开始。因此，对于能够模仿海洋生物环境，尤其是海岸线水域的装置的需求日渐增长，在该装置中应可以生长大量的水生动植物。

水生生物的生态系统基本上是未知的。但可以假设，它们受到环境条件的综合控制，这些条件包括光、水流、波动、潮汐及水质（温度、养分、合适的盐度等）。过去，水生动植物通常在圆形或方形的水槽和水池中培养，这些水槽和水池由混凝土、塑料、玻璃和金属等制成。但是，所有这些常规的水生培养装置都不能同时控制那些对于培养海岸线区域动植物是重要的环境因素，例如光、水流、潮汐和波浪等等。具体对于培养海域动植物来说，常规的水生培养法是通过人工装置封闭一部分海岸区域，从而利用天然的海水水流在其中培养大量的鱼、贝壳类或植物。

上述方法产生大量不必要的副作用，例如水污染，由于海水中的病菌或天然捕食者的攻击而导致的生物死亡，以及与利用海岸水域有关的法律方面的麻烦，它们通常涉及公共捕鱼权和政府管辖权。

此外，如上所述利用天然海岸水域时，生活在特定海岸水域的某些海洋生物和植物可能受到限制。不可能培养选出的所有种类的海洋动物或植物。

本发明的目的之一是提供一种装置，它能在安装于陆地上的水池内在水中培养来自海洋的海生动物和/或植物。

本发明的另一个目的是提供一种装置，它能在其中产生适于培养多种通常生活在不同的天然环境中的海生动植物的环境条件。

本发明的另一目的是提供一种能够进行水下生物技术实验的装置。

图1是说明本发明具体方案的总结构图;

图2（a）是图1中水池的俯视图;

图2（b）是说明图1中所示的阳光收集装置的操作原理的示意图;

图3（a）-（d）分别是说明产生水流和潮汐的系统的剖面图;

图4是说明波浪发生装置的剖面图;

图5是说明水质控制系统的具体方案的剖面图;

图6（a）-（c）分别是不同水池的具体方案;

图7是本发明具体方案所用的阳光收集装置实例的说明图;

图8是将阳光导入光纤缆的具体方案的说明图。

图1是一个结构总图，它用来说明本发明中饲养及栽培海生动植物的装置的具体方案。在图1中，号码10是指具有围绕着平底中心的梯型内壁水池或水槽，20是太阳，30是阳光收集装置，它通过透镜系统或其类似物收集阳光，将收集的阳光导入光纤缆中，40是光纤缆，它用来传输阳光收集装置收集的阳光，50是备用起重机（Service crane），60是活动顶盖，它具有控制阳光透射量的装置，70是贮备水槽，其容量与水池10相等，80是水质控制装置，90是连接水池10和水槽70的第一水道，100是连接水池10和水槽70的第二水道，110是在第一水道中产生水流和潮汐的水泵，120是在第二水道中产生水流和潮汐的水泵，130是产生波浪的锥形浮标，140是驱动发生波浪的锥形浮标130的装置。

图2（a）是图1中所示水池10的俯视图。在图2（a）中，所设计的水池10在其中心部位具有最低的底部平面12₀，围绕着底部平面是上升阶梯12₁、12₂……12n。阶梯上升的倾角是大约45°的角（θ），以使得阳光20能达到水池10的底部12₀。也就是说，来自太阳20的光线L如图1所示射入水池10，但同时也有大量光线被水层表面反射掉。

如果阳光入射角（θ）小于45°，则大部分阳光都被水层表面所反射，很少能进入水池10的水中。如果水池10的内壁是垂直平面的形式，则清扫水池内部需要大量工作，而且，在水池10的底部很容易积累可能有害健康的有毒气体。

因此，由于本发明者设计的水池上部开口很大且具有阶梯式内壁，所以其中的水能由大气很好地通气，以消除水池底部积累有毒气体的可能性，同时由于阶梯易于接近，水池内部也很容易清洗。这样设计的水池对于方便保养和创造安全的工作条件来说是相当优越的。

此外，所设计的水池10还能从海底部输入相对清洁的海水，以确保水质的控制。尤其是如果将大量上述水池重迭于一处，则能同时在其中饲养和栽培多种海生动植物。能在其中有效地进行多种实验。还可能清洁用于在水池中培养海生动物的水，并将水未加污染地送回至海中。

例如，用本发明者设计的装置培养石决明（鲍鱼）时，还可能通过滤器向其中输入海水，该滤器只允许褐藻通过，从而确保在其中利用天然褐藻更有效地饲养石决明。如果水池装备有活动顶盖60，则能在风暴天气或夜间关闭水池，并在晴好天气打开水池以放入阳光，或控制水池的内部温度和水表面温度。还可使用由具有可变透射性的透明元件构成的顶盖，以控制射入水池的光通量。

图2（b）是解释上述阳光收集装置30的工作原理的示意图。在图2（b）中，数码31是指透明圆盖，32是透镜，它置于所述透明圆盖31之中并由太阳定位感受器（图2b中未出示）控制，从而使它总是面向太阳。由所述透镜32收集的阳光被导入光纤缆40中，然后被输入水槽10中。

本发明者已通过不同方式提出了上述的阳光收集装置，下面还将予以详细描述。

如上所述，在本发明中，由光学透镜系统（例如Fresnel透镜或其等同物）直接收集的阳光被导入由光纤构成的光纤缆40中，然后以任何所需的强度传输至水池10中的任意需要位点，从而能够在水池10中有效地培养水生动植物。在本发明中，水池10的中心是最低的平面12₀，围绕着平底中心具有上升阶梯12₁、12₂……12n。所设计的水池10还能使来自太阳20的光线达到水池10的最低底层平面，并以不同的强度达到所有阶梯。因此，在水池10中，其中所培养的每种水生生物可选择具有合适光线的位置。

图3是说明在水池10中产生水流、潮汐等系统的主体结构图。图3（a）是水流和潮汐发生系统的示意图。图3（b）是图3（a）中部分A的详细示意，说明产生水流的喷嘴。图3（c）是表明涨潮的示意图。图3（d）是表明落潮的示意图。水泵110用来将贮备水槽70中的水转移至水池10中，水泵120用来将水池10中的水送回至贮备水槽70中。

在这个例子中，水流强度和方向由阀门B1和B2的自动操作控制，潮汐由阀门B3的自动操作控制。水流控制如下述进行：安装具有阶梯式内壁的水池10和容量相同的贮备水槽70，通过两个独立的管道系统90和100（分别包括水泵110和120）使二者相互连接，并在梯壁上安装喷嘴。由喷嘴向水池10中喷水而产生水流，水流通过调节水速和喷嘴角度进行调控。

以期望的频率将水由水槽70转移至水池10中及逆向转移可产生潮汐。

图4是水池10中波浪发生装置的示意图。在图4中，位于水池10水面中心的锥形浮标130受到元件140的驱动而上下运动，140由电脑控制装置调控以产生一定高度的波浪，例如，在生物技术的实验中，根据水平面来调控浮标的频率和运动幅度。

图5是水池10的水质控制系统的具体方案的结构图。

在图5中，连接水池10和贮备水槽70的两个独立的管道和水泵系统装备有装置80，用以调控温度、溶解气体、养分（养分盐等）及代谢物质（例如分泌物）。通过水泵产生水流和潮汐时，用水质控制装置80调节水的温度、溶解物质的含量及飘浮物质的含量。

图6（a）、（b）和（c）分别是本发明具有梯式内壁水池的另一具体方案的示意图。阴影部分10a是一隔离物。由这些图明显可见，图6（a）显示一个浅水池，图6（b）显示了一个位于中间的深水池，图6（c）显示了一个廊式（corridor type）水池。利用组装隔离物能够构筑任意需要形式的水池。

图7是阳光收集装置30的完整透视图，它将阳光导入前述的光纤缆40中。在图7中，阳光收集装置的外壳由透明的圆形顶盖31和一个圆柱体构成。如图7所示，在装置使用时，阳光收集装置安装在外壳之内。阳光收集装置包括一个透镜、多个透镜或可能是大批的透镜32，测定太阳位置的太阳位置感受器33，将透镜32和感受器33固定在一起的支持架34，使支持架34旋转的第一转轴35，使第一转轴35旋转的第一电动机36，支持透镜32或电动机36的支持臂37，第二转轴38，它与第一转轴35垂直相交，以及图7中未出示的第二电动机，以旋转第二转轴38。

太阳的方面由太阳位置感受器33测定，其测定信号控制第一和第二电动机，从而使透镜32总是面向太阳，由透镜32聚焦的阳光导入图7中未出示的光纤缆40中，光线由置于透镜焦点处的光纤缆末端的表面进入。导入的阳光通过光纤缆传输至任意需光之处。

对于上述的阳光收集装置，本发明者已经设计了好几种类型的装置。这些装置根据其使用目的分别具有一个透镜或多个透镜（2至4个透镜）或大批透镜（例如7、19、61、196或1600个透镜）。

图8是说明相应阳光中可见光谱成分的光线是如何导入光纤缆40的示意图。在图8中，32是由Fresnel透镜或其等同物组成的透镜系统，由透镜系统32聚焦的阳光如前述被导入光纤缆中。通过透镜系统对阳光聚焦时，太阳影象的中心部分由几乎是由白色光组成，其外周部分含有大量波长相应于透镜系统焦点的光成分。也就是说，通过透镜系统对阳光聚焦时，焦点和太阳影象的大小将根据光线的波长成分变化。例如，蓝光的波长较短，它在位置P1处形成直径D1的太阳影象。另外，绿光在位置P2处形成直径D2的太阳影象，红光在位置P3处形成直径D3的太阳影象。

因此，如图8所示，如果将光纤缆40的受光端面置于位置P1处，则其外周部分能够收集含有大量蓝光成分的阳光。

如果将光纤缆40的受光端面置于P2处，则其外周部分能够收集含有大量绿光成分的阳光。如果将光纤缆40的受光端面置于P3处，则其外周部分能够收集含有大量红光成分的阳光。在每一种情况中，可以根据待收集的光线成分选择光纤缆的直径。例如，根据待收集光线的颜色，即蓝、绿和红色，所需光纤缆的直径分别是D1、D2和D3。通过这种方式，可以节省所需光纤缆的数量，从而能够最有效地收集其中含有大量所需光成分的阳光。此外，如图8所示，如果光纤缆40的受光端面直径被放大至DO，则能够收集其中含有所有波长成分的可见光。

从上面的描述明显可见，根据本发明，也许能够在拥挤区带完全控制例如“光”、“水流”、“潮汐”、“波浪”、“水质（温度、溶解物质、溶解气体、代谢、分泌等等）”等主要的环境因素，在这种区带中，可能生长有种类最多的水生动植物，而且阳光能够射入水中。进一步来说，如果将大量本发明者设计的装置重迭在一起，则能够产生使任一种所需水生动物或植物在同一陆地地点生长的生态和环境因子，并且不污染海水，还有可能建成一种全天候型的工厂以创造必需的环境条件，从而根据所得到的实验数据大量培养特定种类的水生动物或植物。

Claims

1、一种培养水生动植物的装置，它包括一个具有围绕着平底中心的梯式内壁的水池，其特征在于，阳光能够穿过池水达到水池底部。

2、根据权利要求1的培养水生动植物的装置，其特征在于，所述梯式内壁的倾角大约是45°。

3、根据权利要求1或2的培养水生动植物的装置，其特征在于，所述水池装备有能够调节阳光通过量的顶盖。

4、一种培养水生动植物的装置，它包括一个具有围绕着平底中心的梯式内壁的水池，及用于收集阳光和将阳光导入光纤缆中的阳光收集和传输系统，其特征在于，通过所述光纤缆传输的阳光能够以任意需要的强度送至所述水池中的任意需要的平面。

5、一种培养水生动植物的装置，它包括一个具有围绕着平底中心的梯式内壁的水池，及与所述水池容量相同的贮备水槽，以及两个将所述水池和水槽相互连接起来的独立水道，水道中分别含有水泵。

6、根据权利要求5的培养水生动植物的装置，其特征在于，连接所述水池和水槽的两个水道装备有水质控制和调节系统，它能够控制水的温度、溶解气体的含量、养分和代谢物质等。

7、一种培养水生动植物的装置，它包括一个具有围绕着平底中心的梯式内壁的水池，其特征在于，在所述水池的中心装备有一个垂直运动的锥形元件。