CN106275297B - 一种用于鱼塘养殖的太阳能增氧船 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于鱼塘养殖的太阳能增氧船，属于渔业养殖领域。本发明包括船体和甲板，甲板上设置有太阳能供电机构，船体内设置有增氧机构、导航机构和蓄电池，增氧机构包括传动轴和空气泵，传动轴的底端设置有螺旋桨；船体尾部设置有推进器，推进器与蓄电池相连；船体前端设置有溶解氧传感器，通过溶解氧传感器检测的水中溶氧情况；太阳能电池板所产生电能存储在蓄电池中，用于为推进器、增氧机构和导航机构提供电能。本发明采用太阳能作为动力系统，资源丰富无污染，并可进行移动式均匀增氧，且溶氧效率较高。

Description

一种用于鱼塘养殖的太阳能增氧船

技术领域

本发明涉及渔业养殖领域，更具体地说，涉及一种用于鱼塘养殖的太阳能增氧船。

背景技术

我国是水产养殖世界大国，仅池塘养殖面积就达到约2000万亩，养殖产量位居世界第一位。近来，随着我国水产养殖面积和养殖密度不断扩大，天气条件越来越恶劣，水产品对溶解氧的要求越来越高，低溶解氧使之呼吸加快，再低则容易造成浮头现象，甚至导致水产品死亡。

增氧机的目的主要是向水体增加溶氧，它可综合利用物理、化学和生物等功能，不但可以解决池塘养殖中因为缺氧而产生的鱼浮头的问题，而且可以消除有害气体，促进水体对流交换，改善水质条件，提高鱼塘活性和初级生产率，从而可提高放养密度，增加养殖对象的摄食强度，促进生长，使亩产大幅提高，充分达到养殖增收的目的。

目前的增氧机种类很多，主要有叶轮增氧机、水车式增氧机、充气式增氧机、喷水式增氧机等。现有的增氧机主要都是定点增氧，增氧机固定在养殖池塘中的某个位置，导致离增氧装置较远的区域增氧效果较弱。为了比较均匀地给池塘的各个区域增氧，需要间隔均匀地配置多台增氧机，设施的投入较大，给渔民造成了较大的负担；更重要的是，目前的增氧机溶氧效率不足，投入的氧气难以充分溶入水中，导致溶氧效率低，增氧效果差。

经检索，关于鱼塘移动增氧的相关技术已有方案公开，如中国专利授权公告号：CN205161607U，授权公告日为2016年4月20日，发明创造名称为：一种太阳能新型智能增氧装置，该申请案主船体的船头安装有智能避障及控制船体直流电机的转速来改变船的运行方向的超声波避障装置；主船体上安装有对水中的含氧量进行自动循环监测的溶氧量传感器。又如中国专利申请公布号CN104737968A，申请日为2015年3月1日，发明创造名称为：一种太阳能自主移动式增氧系统，该申请案包括太阳能自主移动式增氧机、GPS导航模块、溶解氧检测模块；太阳能自主移动式增氧机中，中央控制器分别连接带孔明轮增氧推进器、上位机、无线数传接收器、GPS导航模块，用于获取溶解氧传感器的信息，定位导航，并驱动带孔明轮增氧推进器的运转，进而自动实现对养殖水域溶解氧不足区域的增氧。以上申请案均采用太阳能作为动力系统，并实现增氧机的自主移动，有利于向各个区域增氧，但以上申请案无法对太阳能的最大化吸收进行合理调节，且该申请案的增氧方式无法解决溶氧效率不高的问题，仍需要进一步改进。

发明内容

1.发明要解决的技术问题

本发明针对现有技术中增氧设备不易大范围内移动增氧、增氧效率低、溶氧效果差的不足，提供了一种用于鱼塘养殖的太阳能增氧船，采用太阳能作为动力系统，并能灵活调节太阳能吸收效率，资源丰富无污染，并可进行移动式均匀增氧，且溶氧效率较高，适宜推广使用。

2.技术方案

为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：

本发明的一种用于鱼塘养殖的太阳能增氧船，包括船体和甲板，甲板上设置有太阳能供电机构，船体内设置有增氧机构、导航机构和蓄电池，增氧机构包括传动轴和空气泵，传动轴由第一驱动装置驱动，且传动轴的底端设置有螺旋桨，空气泵的出气管朝向螺旋桨设置；

船体尾部设置有推进器，所述推进器与蓄电池电连接；船体前端设置有溶解氧传感器，通过溶解氧传感器检测水中溶氧情况；所述太阳能供电机构所产生电能存储在蓄电池中，用于为推进器、增氧机构和导航机构提供电能。

进一步地，所述第一驱动装置包括第一套筒和第一伺服电机，第一套筒和第一伺服电机均设置于船体的底板上且传动轴位于第一套筒内，传动轴与第一伺服电机的输出轴之间通过皮带连接传动。

进一步地，所述太阳能供电机构包括太阳能电池板、伸缩杆和立柱，所述立柱设置在甲板上，立柱的顶端铰接有支撑架，太阳能电池板安装于该支撑架上，立柱的中下部铰接连接有伸缩杆，该伸缩杆的另一端与支撑架铰接连接。

进一步地，所述立柱底部与第二驱动装置相连，第二驱动装置包括设置在甲板上的第二套筒和第二伺服电机，立柱位于第二套筒内，立柱底端设置有齿轮并与第二伺服电机的输出轴通过齿轮啮合传动。

进一步地，所述伸缩杆包括第一伸缩杆、第二伸缩杆和第三伸缩杆，其中第一伸缩杆铰接在上述支撑架一侧的中部，第二伸缩杆和第三伸缩杆分别铰接在上述支撑架另一侧的两端。

进一步地，所述伸缩杆主要由杆套、顶杆和紧固螺钉组成，顶杆一端插装于杆套内，且顶杆位于杆套内的端部侧壁上开设有与紧固螺钉相配合的螺纹孔，杆套上沿长度方向开设有滑槽，紧固螺钉穿过滑槽与上述螺纹孔相配合。

进一步地，所述出气管的出气端设置有溶氧强化器，该溶氧强化器包括固定段、锥体段和出口段，其中固定段的侧壁沿周向均匀间隔开设有引流孔，引流孔使溶氧强化器内腔与外部连通，且引流孔内端向靠近出口段的一侧倾斜。

进一步地，所述引流孔与固定段的侧壁之间的夹角α为10°～45°。

进一步地，所述出口段内设置有分割板，该分割板上开设有均匀间隔分布的分割孔。

进一步地，所述溶氧强化器的内部设置有同轴的中心腔，该中心腔的下端与上述分割板相连，中心腔的上端延伸至固定端。

3.有益效果

采用本发明提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下显著效果：

(1)本发明的一种用于鱼塘养殖的太阳能增氧船，导航机构包括中央控制器和GPS导航模块，船体前端设置有溶解氧传感器，溶解氧传感器记录水中各个位置的溶氧情况并将信息反馈到中央控制器中，增氧船自主航行结束后，中央控制器筛选出低溶氧区域的位置信息，并规划出一条针对低氧区的航行路线，推进器推动船体移动到该低溶氧区域进行补充增氧，通过溶解氧传感器与导航机构的配合设置，不仅实现了对水体的自主移动式增氧，有效增大了增氧面积，更能使各个位置区域的增氧情况保持平衡，有利于大范围水体的均匀增氧，且移动过程灵活，适宜生产使用。

(2)本发明的一种用于鱼塘养殖的太阳能增氧船，通过调节伸缩杆的长度，能够改变太阳能电池板的水平倾斜角度，尽可能使其与光照方向垂直，能够获得较大的光电转化效率；而且所设置的第二伸缩杆和第三伸缩杆支撑强度高，保证了结构的稳固性；此外，所设置的立柱可以相对船体转动，则在船体转向时，可控制太阳能电池板始终面向太阳光照射方向，持续进行光电转化，发电效率高，有效保证了太阳能供电机构的稳定使用，提高了资源利用效率，降低了电力成本。

(3)本发明的一种用于鱼塘养殖的太阳能增氧船，出气管的出气端设置有溶氧强化器，固定段的侧壁沿周向均匀间隔开设有引流孔，引流孔使溶氧强化器内腔与外部连通，在空气进入固定段时，空气高速流动，外侧的部分水流沿引流孔进入溶氧强化器中，引流孔孔径较小，进入的细小水流得以充分与大量空气接触，水/气接触面积大，部分氧气充分溶解在气液混合腔内进入的水流中。引流孔倾斜设置且倾斜方向与压入空气的流动方向相同，有利于水流的导向和快速进入；而利用引流孔先引入部分细小水流进行充分溶氧，有助于提高空气中氧气利用率，提高溶氧效率。

(4)本发明的一种用于鱼塘养殖的太阳能增氧船，出口段内设置有分割板，该分割板上开设有均匀间隔分布的分割孔，分割孔的孔径设计极小，对从中喷出的气泡和水流进行分割，使之呈喷雾状喷出，喷出的微气泡较小，难以漂浮，空气与水长时间接触，溶解效率较高；且气泡被分割得越小，与水体接触总面积越大，进一步增强了氧气在水中的溶解效率。

(5)本发明的一种用于鱼塘养殖的太阳能增氧船，中心腔的设计还有助于各区域增氧均衡分布，气液混合腔为锥体状，面积渐缩，从中喷出的水/气速度不断加快，最终高速喷出，中心腔中喷出的气流因中心腔自身截面小，速度较高，但同时由于中心腔内面积稳定，在中心腔内无明显加速变化，最终喷出的气流与气液混合腔内喷出的气流速度无明显差异，喷出的气流速度均衡，周围水体也增氧均衡，有利于保持某一增氧区域内溶氧均衡，结合螺旋桨的高速旋转搅动水体，使水体快速增氧。

附图说明

图1为本发明的太阳能增氧船的结构示意图；

图2为图1的俯视结构示意图；

图3为本发明中太阳能电池板的固定结构示意图；

图4为本发明中伸缩杆的结构示意图；

图5为图1中A的局部放大图；

图6为图5中B的局部放大图。

示意图中的标号说明：1、船体；2、太阳能电池板；201、立柱；202、第一伸缩杆；203、第二伸缩杆；204、杆套；205、顶杆；206、滑槽；207、紧固螺钉；208、第三伸缩杆；3、推进器；4、甲板；5、空气泵；6、出气管；601、固定段；602、锥体段；603、出口段；604、中心腔；605、分割孔；606、引流孔；7、传动轴；8、螺旋桨；9、第二驱动装置；10、第一驱动装置；11、蓄电池；12、导航机构；13、溶解氧传感器。

具体实施方式

为进一步了解本发明的内容，结合附图对本发明作详细描述。

下面结合实施例对本发明作进一步的描述。

实施例1

如图1、图2、图3所示，本实施例的一种用于鱼塘养殖的太阳能增氧船，包括船体1和甲板4，甲板4上设置有太阳能供电机构，船体1内设置有增氧机构、导航机构12和蓄电池11，其中增氧机构包括传动轴7和空气泵5，传动轴7由第一驱动装置10驱动，且传动轴7的底端螺纹连接有螺旋桨8，第一驱动装置10包括第一套筒和第一伺服电机，传动轴7位于第一套筒内并由第一套筒支撑转动，传动轴7与第一伺服电机的输出轴之间通过皮带连接传动，第一伺服电机启动时，通过皮带传动而带动传动轴7在第一套筒内高速转动，即同步带动螺旋桨8高速旋转，螺旋桨8高速搅动水体，促进水中对流交换和界面更新，加快水体流动，利于水体增氧。传动轴7外侧还套装有固定轴筒，该固定轴筒固定在船体1底部，且该固定轴筒的底端设置有网格状镂空的防护罩，螺旋桨8位于防护罩内，螺旋桨8高速转动时，防护罩并不随之转动，可以有效避免螺旋桨8绞入水藻或其他杂物，避免影响螺旋桨8的正常转动。增氧机构中的空气泵5用于将外界空气压入水中，让空气中的氧气与水充分接触，以达到让氧气融入水中的目的，从而增加水的含氧量，保证水中鱼类生长的需要；空气泵5的出气管6朝向螺旋桨8设置，压入的空气也容易被搅动的水体破碎，有助于提高氧气在水中的溶解效率。

本实施例中船体1尾部对称设置有两个推进器3，如图2所示，推进器3分别与蓄电池11电连接，推进器3为增氧船的自主移动提供动力，可以推动增氧船进行移动式增氧，扩大增氧范围。船体1前端设置有溶解氧传感器13，溶解氧传感器13经刚性套筒连接深入水中，实时检测水中溶氧情况。导航机构12设置于密封箱中，导航机构12包括中央控制器和GPS导航模块，GPS导航模块实时接收卫星定位信号并反馈到中央控制器，中央控制器根据GPS导航模块反馈的位置和角度信息控制船体1的航向，使推进器3推动船体1沿航向自主航行。在航行过程中，溶解氧传感器13记录水中各个位置的溶氧情况并将信息反馈到中央控制器中。增氧船自主航行结束后，中央控制器筛选出低溶氧区域的位置信息，并规划出一条针对低氧区的航行路线，GPS导航模块实时接收卫星定位信号并反馈到中央控制器，中央控制器根据GPS导航模块反馈的位置和角度信息控制船体1的航向，推进器3推动船体1移动到该低溶氧区域进行补充增氧，使水体内溶氧状况实现均衡。本实施例通过溶解氧传感器13与导航机构12的配合设置，不仅实现了对水体的自主移动式增氧，有效增大了增氧面积，更能使各个位置区域的增氧情况保持平衡，有利于大范围水体的均匀增氧，且移动过程灵活，适宜生产使用。

本实施例中太阳能供电机构包括太阳能电池板2、伸缩杆和立柱201，立柱201设置在甲板4上，立柱201的顶端铰接有支撑架，太阳能电池板2安装于该支撑架上，立柱201的中下部铰接连接有伸缩杆，该伸缩杆的另一端与支撑架铰接连接。太阳能电池板2所产生电能存储在蓄电池11中，蓄电池11设置有四组，用于为推进器3、增氧机构和导航机构12提供电能。太阳能控制器位于太阳能电池板2下方并将太阳能电池板2与蓄电池11连接，太阳能控制器对蓄电池11起到过充过放保护和稳压作用。

本实施例中的太阳能电池板2可以时刻有效吸收太阳光，通过调节伸缩杆的伸缩长度可以控制太阳能电池板2的倾斜角度。立柱201的底端与第二驱动装置9相连，用于驱动立柱201转动，第二驱动装置9包括设置在甲板4上的第二套筒和第二伺服电机，其中第二伺服电机螺纹连接在甲板4上，立柱201设置在第二套筒内部并由第二套筒支撑转动，第二伺服电机的输出轴上连接有小齿轮，立柱201的底端安装有与上述小齿轮相啮合的大齿轮，大齿轮与立柱201之间为键连接；第二驱动装置9驱动立柱201转动，同步带动太阳能电池板2转动，实现对蓄电池11的充电。本实施例通过调节伸缩杆的长度，能够改变太阳能电池板2的水平倾斜角度，尽可能使其与光照方向垂直，能够获得较大的光电转化效率；其次，立柱201可以相对船体1转动，则在船体1转向时，可控制太阳能电池板2始终面向太阳光照射方向，持续进行光电转化，发电效率高，有效保证了太阳能供电机构的稳定使用，提高了资源利用效率，降低了电力成本。

实施例2

本实施例的一种用于鱼塘养殖的太阳能增氧船，其基本结构同实施例1，所不同的是本实施例中出气管6的出气端设置有溶氧强化器，该溶氧强化器包括固定段601、锥体段602和出口段603，如图5、图6所示，其中固定段601的侧壁沿周向均匀间隔开设有引流孔606，引流孔606使溶氧强化器内腔与外部连通，引流孔606内端向靠近出口段603的一侧倾斜，且引流孔606与固定段601的侧壁之间的夹角α为10°。出口段603内设置有分割板，该分割板上开设有均匀间隔分布的分割孔605，分割孔605的孔径为0.3～1.0mm，具体在本实施例中分割孔605的孔径为0.3mm，分割板上还设置有同轴的中心腔604，该中心腔604的下端与分割板相连，中心腔604的上端延伸至固定端601，中心腔604与锥体段602的侧壁之间为气液混合腔，中心腔604内则为空气腔，外界空气经中心腔604后快速喷出。常规的增氧设备中将空气直接压入水中，极易形成气泡快速漂浮，难以有效与水体结合溶解，导致溶氧效率较低，而本实施例中溶氧强化器的设计可以有效增加空气中氧气在水中的溶解效率，提高增氧系统的使用性能。

如图5所示，空气泵5压入的空气沿箭头方向进入水中，在空气进入固定段601时，空气高速流动，外侧的部分水流沿引流孔606进入溶氧强化器中，引流孔606孔径较小，进入的细小水流得以充分与大量空气接触，水/气接触面积大，部分氧气充分溶解在气液混合腔内进入的水流中。引流孔606倾斜设置且倾斜方向与压入空气的流动方向相同，有利于水流的导向和快速进入；而利用引流孔606先引入部分细小水流进行充分溶氧，有助于提高空气中氧气利用率，提高溶氧效率。

本实施例中分割孔605的设计有助于进一步提高溶氧效率，分割孔605呈蜂窝状均匀分布，且孔径设计极小，对从中喷出的气泡和水流进行有效分割，使之呈微小细流状喷出，喷出的微气泡较小，难以漂浮，空气与水长时间接触，有利于氧气在水中充分溶解；且气泡被分割得越小，与水体接触总面积越大，进一步增强了氧气在水中的溶解效率。本实施例中心腔604的设计还有助于各区域增氧均衡分布，气液混合腔为锥体状，面积渐缩，从中喷出的水/气速度不断加快，最终高速喷出，中心腔604中喷出的气流因中心腔604自身截面小，速度较高，但同时由于中心腔604内面积稳定，在中心腔604内无明显加速变化，最终喷出的气流与气液混合腔内喷出的气流速度无明显差异，喷出的气流速度均衡，周围水体也增氧均衡，有利于保持某一增氧区域内溶氧均衡，结合螺旋桨8的高速旋转搅动水体，使水体快速增氧。

实施例3

本实施例的一种用于鱼塘养殖的太阳能增氧船，其基本结构同实施例2，所不同的是本实施例中引流孔606与固定段601的侧壁之间的夹角α为45°，分割孔605的孔径为1.0mm。

本实施例中太阳能电池板2的固定结构如图3所示，伸缩杆包括第一伸缩杆202、第二伸缩杆203和第三伸缩杆208，其中第一伸缩杆202铰接在支撑架一侧的中部，第二伸缩杆203和第三伸缩杆208分别铰接在支撑架另一侧的两端。本实施例中设置三根伸缩杆控制太阳能电池板2的倾斜角度，且具有较好的稳定支撑效果，结构强度高，使太阳能电池板2在旋转过程中结构稳定，使用安全高效；且伸缩杆和立柱201的稳定支撑也为太阳能电池板2的大面积设置提供保障，为增氧船提供充足电力。本实施例中伸缩杆与立柱201的铰接关系为：立柱201内开设有一通槽，该通槽的两侧壁之间设置有一伸出立柱201之外的销轴，第二伸缩杆203和第三伸缩杆208分别铰接在该销轴的两端，为太阳能电池板2提供稳定支撑，第一伸缩杆202则铰接在该销轴的中部，便于调节太阳能电池板2的倾斜，整体结构强度高，稳定性好。

本实施例中伸缩杆主要由杆套204、顶杆205和紧固螺钉207组成，如图4所示，顶杆205一端插装于杆套204内，且顶杆205位于杆套204内的端部侧壁上开设有与紧固螺钉207相配合的螺纹孔，杆套204上沿长度方向开设有滑槽206，紧固螺钉207穿过滑槽206与上述螺纹孔相配合。对伸缩杆进行伸缩调节时，只需将顶杆205移动到合适位置，然后以紧固螺钉207紧固即可，调节便捷。

实施例4

本实施例的一种用于鱼塘养殖的太阳能增氧船，其基本结构同实施例3，所不同的是本实施例中引流孔606与固定段601的侧壁之间的夹角α为30°，分割孔605的孔径为0.6mm；且本实施例中伸缩杆的伸缩控制采用电机驱动，杆套204的外侧设置有电机，电机的输出轴上设有齿轮，顶杆205上设有与该齿轮相啮合的齿条，杆套204上开设有供两者啮合的通道，通过调节电机转动方向即可控制伸缩杆的伸缩状态。本实施例采用电机控制伸缩杆的伸缩，无需手工调节，操作更加灵活简便。

以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种用于鱼塘养殖的太阳能增氧船，包括船体(1)和甲板(4)，甲板(4)上设置有太阳能供电机构，其特征在于：船体(1)内设置有增氧机构、导航机构(12)和蓄电池(11)，增氧机构包括传动轴(7)和空气泵(5)，传动轴(7)由第一驱动装置(10)驱动，且传动轴(7)的底端设置有螺旋桨(8)，空气泵(5)的出气管(6)朝向螺旋桨(8)设置；

船体(1)尾部设置有推进器(3)，所述推进器(3)与蓄电池(11)电连接；船体(1)前端设置有溶解氧传感器(13)，通过溶解氧传感器(13)检测水中溶氧情况；所述太阳能供电机构所产生电能存储在蓄电池(11)中，用于为推进器(3)、增氧机构和导航机构(12)提供电能；

所述出气管(6)的出气端设置有溶氧强化器，该溶氧强化器包括固定段(601)、锥体段(602)和出口段(603)，其中固定段(601)的侧壁沿周向均匀间隔开设有引流孔(606)，引流孔(606)使溶氧强化器内腔与外部连通，且引流孔(606)内端向靠近出口段(603)的一侧倾斜；

所述第一驱动装置(10)包括第一套筒和第一伺服电机，第一套筒和第一伺服电机均设置于船体(1)的底板上且传动轴(7)位于第一套筒内，传动轴(7)与第一伺服电机的输出轴之间通过皮带连接传动。

2.根据权利要求1所述的一种用于鱼塘养殖的太阳能增氧船，其特征在于：所述太阳能供电机构包括太阳能电池板(2)、伸缩杆和立柱(201)，所述立柱(201)设置在甲板(4)上，立柱(201)的顶端铰接有支撑架，太阳能电池板(2)安装于该支撑架上，立柱(201)的中下部铰接连接有伸缩杆，该伸缩杆的另一端与支撑架铰接连接。

3.根据权利要求2所述的一种用于鱼塘养殖的太阳能增氧船，其特征在于：所述立柱(201)底部与第二驱动装置(9)相连，第二驱动装置(9)包括设置在甲板(4)上的第二套筒和第二伺服电机，立柱(201)位于第二套筒内，立柱(201)底端设置有齿轮并与第二伺服电机的输出轴通过齿轮啮合传动。

4.根据权利要求3所述的一种用于鱼塘养殖的太阳能增氧船，其特征在于：所述伸缩杆包括第一伸缩杆(202)、第二伸缩杆(203)和第三伸缩杆(208)，其中第一伸缩杆(202)铰接在上述支撑架一侧的中部，第二伸缩杆(203)和第三伸缩杆(208)分别铰接在上述支撑架另一侧的两端。

5.根据权利要求4所述的一种用于鱼塘养殖的太阳能增氧船，其特征在于：所述伸缩杆主要由杆套(204)、顶杆(205)和紧固螺钉(207)组成，顶杆(205)一端插装于杆套(204)内，且顶杆(205)位于杆套(204)内的端部侧壁上开设有与紧固螺钉(207)相配合的螺纹孔，杆套(204)上沿长度方向开设有滑槽(206)，紧固螺钉(207)穿过滑槽(206)与上述螺纹孔相配合。

6.根据权利要求1所述的一种用于鱼塘养殖的太阳能增氧船，其特征在于：所述引流孔(606)与固定段(601)的侧壁之间的夹角α为10°～45°。

7.根据权利要求1所述的一种用于鱼塘养殖的太阳能增氧船，其特征在于：所述出口段(603)内设置有分割板，该分割板上开设有均匀间隔分布的分割孔(605)。

8.根据权利要求7所述的一种用于鱼塘养殖的太阳能增氧船，其特征在于：所述溶氧强化器的内部设置有同轴的中心腔(604)，该中心腔(604)的下端与上述分割板相连，中心腔(604)的上端延伸至固定端(601)。