CN106212261B - 一种大型藻类孢子水下涂覆装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种大型藻类孢子水下涂覆装置，旨在提供一种海藻生态修复效果好，且操作效率高，并可有效降低人工成本的藻类孢子人工移植装置。它包括水下机器人，该水下机器人包括机体车架及设置在机体车架上的车轮，其特征是，所述机体车架上设有储气罐、沉积物清理装置、抽吸转移装置及藻类孢子移植装置。沉积物清理装置包括设置在机体车架前部的清理管道、若干设置在清理管道上的清理喷头及连接第一排气接口与清理管道的第一进气管道。藻类孢子移植装置包括设置在机体车架上的竖直储料桶、可滑动设置在竖直储料桶内的第一活塞体、设置在竖直储料桶下端的下料口。

Description

一种大型藻类孢子水下涂覆装置

技术领域

本发明涉及海藻移植领域，具体涉及一种大型藻类孢子水下涂覆装置。

背景技术

海藻场生态系统是典型近岸生态系统之一，利用海藻吸收、固定，并转移海水中的碳、氮、磷等生源要素，减轻水域富营养化，同时形成多种海洋生物生长、栖息的局部稳定的小生境，达到增加生物多样性，修复渔业资源的目的。近年来随着海藻生态修复研究的逐步深入，一些生态修复方法也正在被采用，并取得了一些效果；但由于海藻栖息地生态环境的改变，这不仅使得一些自然繁殖的海藻孢子难以固着生活；同时也将使人工修复成本增多、劳动强度加大，最重要的是很难取得较好的修复效果。

例如，马尾藻属海藻在繁殖过程中，卵子挂托后受精，受精卵外周将被附粘性外衣，在脱离生殖托后海藻孢子首先是通过粘性作用，粘在附着基质上；接着通过假根丝伸入到基质结构中抓牢附着基质；然而，由于海藻栖息地生态环境的改变，受到波浪和水流作用使海藻孢子无法接触到附着基质或悬浮时间过长而使海藻孢子失去了粘附能力，导致海藻孢子成功附着的几率减小，使得大量海藻孢子无法成功附着在基质上，难以固着生活。

有鉴于此，如何利用海藻的生态、生理学固有机制，研发出高效、且修复效果好的生态修复方法、装置尤为重要，这也是海洋生态环境变化条件下所采取的重要修复策略。

例如，中国专利公开号CN104663419A，公开日2015年6月3日，发明创造的名称为一种基于幼孢子体粘附功能的马尾藻移植方法，该申请案公开了一种可有效解决因波浪与海流作用，导致马尾藻幼孢子体成功附着的几率减小，使得马尾藻幼孢子体无法成功附着的问题的马尾藻移植方法。它包括以下步骤：第一，采集已受精的马尾藻雌生殖托；第二，将马尾藻雌生殖托碾碎；接着，加入海水，并充分搅拌均匀；再接着，滤除杂质，并收集过滤后的混合液体；第三，采用离心机对混合液体进行浓缩，制备出浓缩粘液；第四，将马尾藻幼孢子体与浓缩粘液均匀混合，得到马尾藻幼孢子体浓缩粘液；第五，通过潜水作业的方式潜入海底，并清除海底基质上的附着生物及沉积物；然后将马尾藻幼孢子体浓缩粘液涂抹在基质的表面上。

该申请案的基于幼孢子体粘附功能的马尾藻移植方法虽然具有较好的海藻生态修复效果，但其采用人工操作的方式进行马尾藻幼孢子体的移植不仅效率低，而且人工成本高。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术中存在的不足，提供一种不仅海藻生态修复效果好，而且操作效率高，并可有效降低人工成本的大型藻类孢子水下涂覆装置。

本发明的技术方案是：

一种大型藻类孢子水下涂覆装置包括水下机器人，该水下机器人包括机体车架及设置在机体车架上的车轮，所述机体车架上设有储气罐、沉积物清理装置、抽吸转移装置及藻类孢子移植装置，所述储气罐上设有第一排气接口及第二排气接口，所述沉积物清理装置包括设置在机体车架前部并沿车轮的轴向延伸的清理管道、若干设置在清理管道上的清理喷头及连接第一排气接口与清理管道的第一进气管道，且第一进气管道与第一排气接口之间设有第一电磁开关阀，所述清理喷头的喷口朝下设置；所述抽吸转移装置包括设置在机体车架上的水泵、转移管道及上下延伸的抽吸管道，所述抽吸管道位于清理管道与藻类孢子移植装置之间，抽吸管道的上端与水泵的进口连接，下端开口，所述转移管道的一端与水泵的出口连接，另一端往后延伸；所述藻类孢子移植装置包括设置在机体车架上的竖直储料桶、可滑动设置在竖直储料桶内的第一活塞体、设置在竖直储料桶下端的下料口、设置在竖直储料桶上端的储料桶进气接头及连接第二排气接口与储料桶进气接头的第二进气管道，且第二进气管道与第二排气接口之间设有第二电磁开关阀。

本方案的大型藻类孢子水下涂覆装置可以将具有一定粘性的海藻孢子混合浆料喷涂、粘附在海底基质上，其不仅海藻生态修复效果好，而且操作效率高，并可有效降低人工成本。

作为优选，机体车架的下方设有若干沿车轮的轴向等距分布的竖直刮地齿，所述竖直储料桶的下方设有沿车轮的轴向延伸的下料管及连接下料口与下料管的下料连接管，所述下料管上设有若干与竖直刮地齿一一对应的竖直排料管，竖直排料管的上端与下料管相连通，下端开口，所述竖直刮地齿位于清理管道与下料管之间。

本方案在机体车架行走的过程中竖直刮地齿将在海底基质上刮出一条条的沟槽，这样可以使竖直排料管喷出的具有一定粘性的海藻孢子混合浆料将涂覆在对应的沟槽内，从而提高海藻孢子混合浆料粘附在海底基质上的稳定性、不易被海流冲走。

作为优选，机体车架上设有竖直导杆，竖直导杆上设有可滑动的导套，导套上设有用于将导套固定在竖直导杆上的紧定螺栓，导套上还设有沿车轮的轴向延伸的支撑杆，所述竖直刮地齿设置在支撑杆上，且竖直刮地齿位于支撑杆下方。本方案可以调节竖直刮地齿的高度，进而调节竖直刮地齿将在海底基质上刮出的沟槽的深度。

作为优选，藻类孢子移植装置还包括自适应连动通断装置，所述竖直排料管下方设有用于封遮竖直排料管的下端开口的水平封口板，所述自适应连动通断装置包括水平缸体、设置在水平缸体内侧面上的第一环形限位块及第二环形限位块、设置在水平缸体内并位于第一环形限位块与第二环形限位块之间的第二活塞体、与第二活塞体相连的活塞杆及套设在活塞杆上的压缩弹簧，第二环形限位块及活塞杆位于第二活塞体的同一侧，所述水平缸体外侧面上设有与水平缸体内腔相连通的第一缸体接头及第二缸体接头，第一缸体接头与第二环形限位块位于第一环形限位块的相对两侧，第二缸体接头位于第一环形限位块与第二环形限位块之间，所述第二进气管道包括连接第一缸体接头与第二排气接口的前进气连接管及连接第二缸体接头与储料桶进气接头的后进气连接管，所述第二电磁开关阀设置在前进气连接管与第二排气接口之间；所述水平缸体的一端设有穿杆通孔，且穿杆通孔与第二环形限位块位于第二活塞体的同一侧，所述活塞杆穿过穿杆通孔，所述活塞杆的端部与水平封口板之间通过第一连接杆相连接。当第二活塞体抵靠在第一环形限位块上时：所述水平封口板位于竖直排料管的正下方并封遮竖直排料管的下端开口；当第二活塞体抵靠在第二环形限位块上时：所述第一缸体接头与第二缸体接头位于第二活塞体的同一侧，且水平封口板与竖直排料管的下端开口错开分布。

作为优选，水平缸体内还设有第三活塞体，所述第二活塞体与第三活塞体之间通过第二连接杆相连接，所述活塞杆与第三活塞体位于第二活塞体的同一侧，活塞杆与第三活塞体相连接，所述第一环形限位块与第二环形限位块位于第三活塞体的同一侧。

作为优选，水平缸体的轴线与车轮的转轴相垂直。

作为优选，抽吸管道的下端设有横截面积自上而下逐渐增大的喇叭口。

本发明的有益效果是：具有海藻生态修复效果好，且操作效率高，并可有效降低人工成本的特点。

附图说明

图1是本发明的大型藻类孢子水下涂覆装置的一种结构示意图。

图2是图1中A处的一种局部放大图。

图3是图1中B处的一种局部放大图。

图中：机体车架1，沉积物清理装置2、第一进气管道21、清理管道22、清理喷头23，抽吸转移装置3、抽吸管道31、水泵32、转移管道33，藻类孢子移植装置4、竖直储料桶41、第一活塞体42、下料口43、储料桶进气接头44、后进气连接管45、前进气连接管46、第一连接杆47、下料连接管48、下料管49、水平封口板410、竖直排料管411，自适应连动通断装置5、水平缸体51、活塞杆52、压缩弹簧53、第三活塞体54、第二环形限位块55、第二连接杆56、第二缸体接头57、第二活塞体58、第一环形限位块59、第一缸体接头510，挡杆61、拉簧62、刮料板63，竖直刮地齿7、竖直导杆71、导套72、紧定螺栓73、支撑杆74，储气罐8、第一排气接口81、第二排气接口82。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述：

如图1所示，一种大型藻类孢子水下涂覆装置包括水下机器人。该水下机器人包括机体车架1及设置在机体车架上的车轮。机体车架上设有储气罐8、沉积物清理装置2、抽吸转移装置3及藻类孢子移植装置4。储气罐上设有第一排气接口81及第二排气接口82。储气罐储存高压气体。储气罐储的顶面还设有防水罩。第一排气接口及第二排气接口位于防水罩内。

沉积物清理装置包括设置在机体车架前部并沿车轮轴向延伸的清理管道22、若干设置在清理管道上的清理喷头23及连接第一排气接口与清理管道的第一进气管道21。清理管道与车轮转轴相平行。第一进气管道与第一排气接口之间设有第一电磁开关阀。清理喷头的喷口朝下设置。

抽吸转移装置包括设置在机体车架上的水泵32、转移管道33及上下延伸的抽吸管道31。水泵的电源由设置在水下机器人上的蓄电池提供。抽吸管道位于清理管道与藻类孢子移植装置之间。抽吸管道的上端与水泵的进口连接，下端开口。抽吸管道的下端设有横截面积自上而下逐渐增大的喇叭口。抽吸管道的下端位于机体车架的下方。转移管道的一端与水泵的出口连接，另一端往后延伸并靠近机体车架后部。

如图1、图2所示，机体车架的下方设有若干沿车轮的轴向等距分布的竖直刮地齿7。机体车架上设有竖直导杆71。竖直导杆上设有可滑动的导套72。导套上设有用于将导套固定在竖直导杆上的紧定螺栓73，具体说是，导套上设有径向延伸的螺栓通孔，螺栓通孔内设有紧定螺栓。导套上还设有沿车轮的轴向延伸的支撑杆74。支撑杆与车轮转轴相平行。竖直刮地齿设置在支撑杆上，且竖直刮地齿位于支撑杆下方。

藻类孢子移植装置包括设置在机体车架上的竖直储料桶41、可滑动设置在竖直储料桶内的第一活塞体42、设置在竖直储料桶下端的下料口43、自适应连动通断装置5、设置在竖直储料桶上端的储料桶进气接头44及连接第二排气接口与储料桶进气接头的第二进气管道。第二进气管道与第二排气接口之间设有第二电磁开关阀。

竖直储料桶的下方设有沿车轮的轴向延伸的下料管49及连接下料口与下料管的下料连接管48。下料管与车轮转轴相平行。竖直刮地齿位于清理管道与下料管之间。下料管上设有若干与竖直刮地齿一一对应的竖直排料管411。竖直排料管的上端与下料管相连通，竖直排料管的下端开口。竖直排料管的下端位于同一高度。竖直排料管下方设有用于封遮竖直排料管的下端开口的水平封口板410。

如图1、图3所示，自适应连动通断装置5包括水平缸体51、设置在水平缸体内侧面上的第一环形限位块59及第二环形限位块55、设置在水平缸体内并位于第一环形限位块与第二环形限位块之间的第二活塞体58、与第二活塞体相连的活塞杆52及套设在活塞杆上的压缩弹簧53。水平缸体的轴线与车轮的转轴相垂直。水平缸体内还设有第三活塞体54。第二活塞体与第三活塞体之间通过第二连接杆56相连接。第一环形限位块与第二环形限位块位于第三活塞体的同一侧。第二环形限位块及活塞杆位于第二活塞体的同一侧。活塞杆与第三活塞体位于第二活塞体的同一侧，活塞杆与第三活塞体相连接。压缩弹簧的一端抵靠在第三活塞体上，另一端抵靠在水平缸体内端面上。

水平缸体外侧面上设有与水平缸体内腔相连通的第一缸体接头510及第二缸体接头57。第一缸体接头与第二环形限位块位于第一环形限位块的相对两侧。第二缸体接头位于第一环形限位块与第二环形限位块之间。水平缸体的一端设有穿杆通孔，且穿杆通孔与第二环形限位块位于第二活塞体的同一侧。活塞杆穿过穿杆通孔。活塞杆的端部与水平封口板之间通过第一连接杆47相连接。第二进气管道包括连接第一缸体接头与第二排气接口的前进气连接管46及连接第二缸体接头与储料桶进气接头的后进气连接管45。第二电磁开关阀设置在前进气连接管与第二排气接口之间。第一电磁开关阀与第二电磁开关阀位于防水罩内。

当第二活塞体抵靠在第一环形限位块上时：水平封口板位于竖直排料管的正下方并封遮竖直排料管的下端开口，第一缸体接头与第二缸体接头位于第二活塞体的相对两侧。

当第二活塞体抵靠在第二环形限位块上时：第一缸体接头与第二缸体接头位于第二活塞体的同一侧，且水平封口板与竖直排料管的下端开口错开分布。

机体车架下方设有刮料板63。刮料板与车轮的转轴相平行，且刮料板位于竖直储料桶的下料口的后方。刮料板通过刮料板转轴可转动的设置在机体车架上。刮料板转轴与车轮的转轴相平行。机体车架下方设有与刮料板相平行的挡杆61。机体车架与刮料板之间设有可使刮料板抵靠在挡杆上的拉簧62。刮料板自上而下往机体车架后部倾斜延伸。

本实施例的大型藻类孢子水下涂覆装置具体使用过程中如下：

第一，将具有一定粘性的海藻孢子混合浆料置于第一活塞体下方的竖直储料桶内。该具有一定粘性的海藻孢子混合浆料的可以通过海藻雌生殖托制备浓缩粘液，并将海藻孢子与浓缩粘液均匀混合得到（具体制备方法可以参见背景技术中中国专利公开号CN104663419A，公开日2015年6月3日，发明创造的名称为一种基于幼孢子体粘附功能的马尾藻移植方法）；还可以将海藻孢子与现有的粘液混合制成。

第二，通过绳索将大型藻类孢子水下涂覆装置下放到海底。

第三，水下机器人在海底缓慢移动（水下机器人可以通过机体车架上的驱动系统进行移动，也可以通过水面的轮船及牵引绳带动水下机器人在海底移动）。在机体车架移动的过程中：首先，将第一电磁开关阀及水泵开启，高压气体通过第一进气管道、清理管道及清理喷头朝海底喷气，将海底基质上的沉积物（底泥）吹起，清除海底基质上的沉积物；同时通过抽吸管道及转移管道将竖直排料管前方的泥水转移到机体车架后部，避免沉积物再次沉淀到竖直排料管前方的海底基质上。

接着，第二电磁开关阀开启，高压气体通过第二进气管道及第一缸体接头进入水平缸体内，使第二活塞体往第二环形限位块方向移动并抵靠在第二环形限位块上，在这个过程中活塞杆通过第一连接杆带动水平封口板移动，并使水平封口板与竖直排料管的下端开口错开；同时，第一缸体接头与第二缸体接头位于第二活塞体的同一侧；

再接着，高压气体通过水平缸体内、第二缸体接头及进气连接管进入第一活塞体上方的竖直储料桶内，使第一活塞体下移，从而将竖直储料桶内的海藻孢子混合浆料通过各竖直排料管逐渐喷涂、粘附到海底基质表面上。

同时，在机体车架移动的过程中：竖直刮地齿将在海底基质上刮出一条条的沟槽，这样可以使竖直排料管喷出的具有一定粘性的海藻孢子混合浆料将涂覆在对应的沟槽内。

当需要停止竖直储料桶内的海藻孢子混合浆料喷涂时：将第二开关阀门关闭，此后在压缩弹簧的作用下第二活塞体及第三活塞体将逐渐往第一环形限位块移动并抵靠在第一环形限位块上，从而使水平封口板位于竖直排料管的正下方并封遮竖直排料管的下端开口。

本实施例的大型藻类孢子水下涂覆装置可以将海藻孢子混合浆料直接喷涂、粘附在海底基质上，通过移植海藻孢子来修复海藻生态体系的修复效果好，而且海藻孢子移植操作效率高，并可有效降低人工成本。

Claims (6)

1.一种大型藻类孢子水下涂覆装置，包括水下机器人，该水下机器人包括机体车架及设置在机体车架上的车轮，其特征是，所述机体车架上设有储气罐、沉积物清理装置、抽吸转移装置及藻类孢子移植装置，所述储气罐上设有第一排气接口及第二排气接口，

所述沉积物清理装置包括设置在机体车架前部并沿车轮的轴向延伸的清理管道、若干设置在清理管道上的清理喷头及连接第一排气接口与清理管道的第一进气管道，且第一进气管道与第一排气接口之间设有第一电磁开关阀，所述清理喷头的喷口朝下设置；

所述抽吸转移装置包括设置在机体车架上的水泵、转移管道及上下延伸的抽吸管道，所述抽吸管道位于清理管道与藻类孢子移植装置之间，抽吸管道的上端与水泵的进口连接，下端开口，所述转移管道的一端与水泵的出口连接，另一端往后延伸；

所述藻类孢子移植装置包括设置在机体车架上的竖直储料桶、可滑动设置在竖直储料桶内的第一活塞体、设置在竖直储料桶下端的下料口、设置在竖直储料桶上端的储料桶进气接头及连接第二排气接口与储料桶进气接头的第二进气管道，且第二进气管道与第二排气接口之间设有第二电磁开关阀；

所述机体车架的下方设有若干沿车轮的轴向等距分布的竖直刮地齿，所述竖直储料桶的下方设有沿车轮的轴向延伸的下料管及连接下料口与下料管的下料连接管，所述下料管上设有若干与竖直刮地齿一一对应的竖直排料管，竖直排料管的上端与下料管相连通，下端开口，所述竖直刮地齿位于清理管道与下料管之间；

所述藻类孢子移植装置还包括自适应连动通断装置，所述竖直排料管下方设有用于封遮竖直排料管的下端开口的水平封口板，

所述自适应连动通断装置包括水平缸体、设置在水平缸体内侧面上的第一环形限位块及第二环形限位块、设置在水平缸体内并位于第一环形限位块与第二环形限位块之间的第二活塞体、与第二活塞体相连的活塞杆及套设在活塞杆上的压缩弹簧，第二环形限位块及活塞杆位于第二活塞体的同一侧，

所述水平缸体外侧面上设有与水平缸体内腔相连通的第一缸体接头及第二缸体接头，第一缸体接头与第二环形限位块位于第一环形限位块的相对两侧，第二缸体接头位于第一环形限位块与第二环形限位块之间，

所述第二进气管道包括连接第一缸体接头与第二排气接口的前进气连接管及连接第二缸体接头与储料桶进气接头的后进气连接管，所述第二电磁开关阀设置在前进气连接管与第二排气接口之间；

所述水平缸体的一端设有穿杆通孔，且穿杆通孔与第二环形限位块位于第二活塞体的同一侧，所述活塞杆穿过穿杆通孔，所述活塞杆的端部与水平封口板之间通过第一连接杆相连接。

2.根据权利要求1所述的大型藻类孢子水下涂覆装置，其特征是，所述机体车架上设有竖直导杆，竖直导杆上设有可滑动的导套，导套上设有用于将导套固定在竖直导杆上的紧定螺栓，导套上还设有沿车轮的轴向延伸的支撑杆，所述竖直刮地齿设置在支撑杆上，且竖直刮地齿位于支撑杆下方。

3.根据权利要求1所述的大型藻类孢子水下涂覆装置，其特征是，当第二活塞体抵靠在第一环形限位块上时：所述水平封口板位于竖直排料管的正下方并封遮竖直排料管的下端开口；当第二活塞体抵靠在第二环形限位块上时：所述第一缸体接头与第二缸体接头位于第二活塞体的同一侧，且水平封口板与竖直排料管的下端开口错开分布。

4.根据权利要求1所述的大型藻类孢子水下涂覆装置，其特征是，所述水平缸体内还设有第三活塞体，所述第二活塞体与第三活塞体之间通过第二连接杆相连接，所述活塞杆与第三活塞体位于第二活塞体的同一侧，活塞杆与第三活塞体相连接，所述第一环形限位块与第二环形限位块位于第三活塞体的同一侧。

5.根据权利要求1所述的大型藻类孢子水下涂覆装置，其特征是，所述水平缸体的轴线与车轮的转轴相垂直。

6.根据权利要求1所述的大型藻类孢子水下涂覆装置，其特征是，所述抽吸管道的下端设有横截面积自上而下逐渐增大的喇叭口。