CN107105613A - 水下捕获系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于捕获浮游动物或中层鱼类的水下捕获系统(1)，该水下捕获系统包括：水下航行器(2)，被下降到海中并被拖曳在水面船舶(3)后面，该水下航行器包括设置有入口(22)的壳体(21)，含有浮游动物的流体可以流过该入口；安装在水下航行器上并与入口流体连通的软管(4)，该软管适于将水下航行器固定并流体地连接至水面船舶；以及泵送装置，该泵送装置用于通过水下航行器中的入口抽吸含有浮游动物的流体，并用于将含有浮游动物的流体通过软管泵送到水面船舶。本发明还涉及一种用于捕获浮游动物或其他海洋生物的方法。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于捕获浮游动物的水下捕获系统，该水下捕获系统包括：水下航行器，被下降到海中并且被拖曳在水面船舶后面，该水下航行器包括设置有入口的壳体，含有浮游动物的流体可以流过该入口；安装在水下航行器上并与入口流体连通的软管，该软管适于将水下航行器固定并流体地连接至水面船舶；以及泵送装置，该泵送装置用于通过水下航行器中的入口抽吸含有浮游动物的流体，并且用于将含有浮游动物的流体通过软管泵送到水面船舶。本发明还涉及一种用于捕获浮游动物或其他海洋生物的方法。
背景技术
浮游生物是主要生活在海洋中的多样化生物种群，其中包括浮游动物，诸如磷虾。浮游动物是具有相当大的人类和经济潜力的主要海洋资源，但由于各种原因，捕捞或捕获浮游动物较困难。
长久以来，捕捞浮游动物是使用具有非常小的网眼尺寸的大网或拖网进行的。与使用具有小网眼尺寸的网相关联的问题是兼捕渔获物(bycatch)可能相当多并且难以防止。可能会无意中将鱼苗或其他小物种捕捞在网中，而这可能对海洋环境带来严重后果。
因此，全世界大多数地区都禁止浮游动物和磷虾的渔业使用传统捕鱼方法。现今，磷虾的商业性渔业主要发生在南极地区，在南极地区，磷虾相对较大并且在水面附近被捕捞，这有助于降低兼捕的风险。
为了确保对不断增长的人口的未来食物供应，海洋资源是重要且营养适宜的良好来源。然而，海洋资源稀缺，并且商业性渔业必须受到调控以确保未来的供应。因此，存在对用于保护环境并减少有害影响(诸如兼捕)的捕鱼技术和器具的需要。
因此，用于捕捞浮游动物和其他海洋生物的改进的技术将是有利的，并且特别地，减少兼捕的更加有效且可靠的捕鱼器具将是有利的。
发明目的
本发明的目的在于完全或部分地克服现有技术的上述缺点和不足。更具体地，本发明的目的在于提供与传统的大规模捕捞技术相比可以用于以受控的方式选择性地捕捞特定物种的捕鱼技术和器具。
发明内容
因此，在本发明的第一方面中，旨在通过提供一种用于捕获浮游动物的水下捕获系统来获得上述的目的和若干其他目的，该水下捕获系统包括：水下航行器，被下降到海中并且被拖曳在水面船舶后面，该水下航行器包括设置有入口的壳体，含有浮游动物的流体可以流过该入口；安装在水下航行器上并与入口流体连通的软管，该软管适于将水下航行器固定并流体地连接至水面船舶；以及泵送装置，该泵送装置用于通过水下航行器中的入口抽吸含有浮游动物的流体，并将含有浮游动物的流体通过软管泵送至水面船舶，其中水下航行器还包括激光发射装置，该激光发射装置用于将具有预定波长的光发射到限定的水域上，以促进浮游动物在被照射的水域中群集。
水面船舶涵盖了一系列不同的水上航行器，包括船舰、船只或气垫船。
本文描述的水下捕获系统也可以适用于在岸边下降到海中，或者从可以漂浮在海面上或位于海中的期望深度处的漂浮装置下降到海中。
因此，该水下系统的特征不是专门设计用于将所捕获生物体朝向所捕获生物体的特定容器进行输送。在这一方面，不管用于所捕获生物体的容器是在岸上、漂浮在海中的特定深度处、漂浮在海面上、还是在水面船舶上，本发明的水下捕获航行器都可以不经修改地用于将含有生物体的流体通过软管泵送到容器。
水下捕获系统还适用于捕获中层鱼类，即生活在中层区域并且长度在2至10cm之间的鱼类。不需要改变水下捕获系统的特征就可捕获中层鱼类。
因此，一方面，本发明涉及一种用于捕获浮游动物或中层鱼类的水下捕获系统，该系统包括：水下航行器，被下降到海中，该水下航行器包括设置有入口的壳体，含有浮游动物或中层鱼类的流体可以流过该入口；安装在水下航行器上并与入口流体连通的软管，该软管适于将水下航行器固定并流体地连接至用于所捕获的浮游动物或中层鱼类的水面容器；以及泵送装置，该泵送装置用于通过水下航行器中的入口抽吸含有浮游动物或中层鱼类的流体，并将含有浮游动物或中层鱼类的流体通过软管泵送至水面船舶，其中水下航行器还包括激光发射装置或发光二极管(LED)，以用于将具有预定波长的光发射到限定的水域上，以促进浮游动物或中层鱼类在被照射的水域中群集。
水下捕获系统可以在岸边下降到海中，或者从可以漂浮在海面上或位于海中的期望深度处的漂浮装置下降到海中。
在一些实施方案中，已下降的水下捕获系统可以被拖曳在水面船舶后面。
由此，实现了用于选择性地捕捞特定物种诸如浮游动物和磷虾的设备。通过调节由激光器或LED发射的光的波长，特定物种可以被光吸引并被捕捞。
在这一方面，通过进一步调节由激光器或LED发射的光的波长，可以吸引并捕获其他特定物种诸如中层鱼类。
在一些其他实施方案中，可以使用不同于激光器或LED的光源，以便发射将吸引浮游动物或中层鱼类的光。
此外，壳体中的入口在尺寸上可以是可变的，例如以便容纳不同尺寸的浮游动物或中层鱼类。在一个实施方案中，水下航行器可以包括入口闸门(hatch，舱门、舱盖)，该入口闸门覆盖入口并且能够在使入口基本上封闭的关闭位置与使入口完全打开的打开状态位置之间移动。另外，入口闸门可以枢转地安装在水下航行器的壳体的下面，并且能够在关闭位置与打开位置之间移动，在关闭位置，入口闸门收回(retract)并且基本上与壳体的底侧齐平，在打开位置，入口闸门在壳体下面延伸。
通过能够改变入口的尺寸，可以减小水下航行器的阻力(drag)并改善水下航行器穿过水移动的方式。这例如可以在寻找浮游动物或中层鱼类的过程中拖曳水下航行器通过海洋时是有利的。当识别到一群浮游动物或中层鱼类时，入口被打开以增加设备的可及范围并改善捕捞效果。
此外，激光发射装置或另外的光源诸如LED适于发射波长为400-550nm、优选为约470nm的光。这些波长对应于由一些浮游动物物种(诸如磷虾)或中层鱼类发出的固有波长。
此外，水下航行器可以包括用于控制水下航行器的浮力的一个或多个可互换的浮力调节元件。通过使设备使用相对简单的装置来控制浮力，由于可以避免用于控制浮力的复杂且易损坏的系统，因此该设备更加鲁棒。
另外，水下航行器可以包括用于记录图像并将图像发送至水面船舶的摄像机。进一步地，摄像机可以结合有平移俯仰(pan tilt，全景摇摄)功能，使得可以监视水下航行器的周围环境以识别浮游动物或中层鱼类。此外，摄像机可以是用于在低光条件下记录图像的硅增强靶摄像机。
水下航行器还可以包括用于吸引浮游动物或中层鱼类的第一发光装置，例如如图3所示，即第一发光装置9。水下航行器还可以包括用于照射在水下航行器周围的区域的第二发光装置，诸如高强度放电灯。此外，水下航行器可以包括用于识别成群的浮游动物或中层鱼类的声波装置，诸如回声测深器。
此外，水下航行器可以包括用于在水下操纵水下航行器的机载推进系统。由此，水下航行器可以独立于水面船舶进行操纵。
在一些实施方案中，水下捕获系统包括用于升沉补偿的系统，以便减少操作期间波浪的影响。升沉补偿系统可以是主动升沉补偿(AHC)或被动升沉补偿(PHC)系统。
主动升沉补偿系统可以包括电动或液压绞车系统。控制系统诸如可编程逻辑控制器(PLC)计算并控制系统的能动部分应如何对由波浪引起的移动做出反应。
被动升沉补偿系统具有不消耗电力的特性，并且储存来自波浪的能量并在后期消耗该能量。
本发明还涉及用于使用上述水下捕获系统来捕获浮游动物或其他海洋生物诸如中层鱼类的方法，该方法包括以下步骤：将水下航行器部署到海中；启用激光发射装置来照射限定的水域，以促进浮游动物或其他海洋生物群集；拖曳水下捕获系统通过海和被照射的水域；以及启用泵送装置，以通过入口抽吸含有浮游动物的流体，并将含有浮游动物的流体泵送通过软管。此外，该方法可以包括以下步骤：当一群浮游动物已被识别出并且在入口的预定距离内时，致动入口闸门以将入口闸门从关闭位置移动到打开位置。
根据从属权利要求、说明书和随附附图以及关于这些内容进行的阐述，本发明的其他方面、优点和特征将是明了的。
附图说明
现在将参照随附附图更详细地描述根据本发明的水下捕获系统。附图示出了实现本发明的一种方式，并且不应被解释为限于落入所附权利要求书范围内的其他可能的实施方案。
图1示出了从侧面观察的水下捕获系统；
图2示出了从前面观察的水下航行器，其中入口闸门处于关闭位置；
图3示出了从前面观察的水下航行器，其中入口闸门处于打开位置；以及
图4示出了拖曳在水面船舶后面的水下航行器。
具体实施方式
图1示出了根据本发明的一个实施方案的水下捕获系统1。该捕获设备包括水下航行器2，该水下航行器包括设置有入口22(在图2中示出)的壳体21。与入口流体地连接的软管4从壳体延伸。通过在软管中提供泵送效果，可以通过壳体中的入口抽吸含有浮游动物或中层鱼类的流体，并泵送含有浮游动物或中层鱼类的流体通过软管4。
如图3所示，水下航行器2适于部署在水下并拖曳在水面船舶3后面。从水下航行器延伸出的软管用于将水下航行器固定并流体地连接至水面船舶。由此，可以将含有浮游动物或中层鱼类的流体从水下航行器中的入口22泵送到水面船舶上的容器中。泵送装置可以以技术人员知晓的多种方式设置。流体泵例如可以连接至软管的与水下航行器2相反的端部。由此，当泵运行时，通过软管抽吸流体。可替代地，可以使用空气提升泵，其中压缩空气被引入到与水下航行器的壳体中的入口靠近的软管中。当压缩空气进入软管并膨胀时，由于由膨胀的空气引起流体的密度减小，软管中的流体被朝向水面提升。压缩空气可以从位于水面处的压缩机供应并通过空气软管输送。空气软管可以与用于运送含有浮游动物的流体的软管一体化，或作为单独的软管提供。可替代地，可以从布置在水下航行器的壳体中的罐供应压缩空气。
水下航行器2还包括用于发射光的装置，诸如用于发射具有预定波长的光的激光发射装置6。如图4所示，光被发射到限定的水域7上，以促进浮游动物群集。400-550nm、优选地约470nm的波长可以用于吸引浮游动物，诸如磷虾。其他波长可以用于以其他方式影响浮游动物。当已形成成群的浮游动物时，所发射的光例如可以用于防止浮游动物随后散开，从而使群集尽可能长久地保持在一起。由此，所发射的光可以被视为使浮游动物保持在一起的虚拟网。
在一些实施方案中，用于发射光的装置可以是LED。
回到图1至图3，水下航行器的壳体可以由聚合物泡沫材料制成，诸如由为具有高压缩强度和耐久性的闭孔中至高密度泡沫的芯材(divinycell，夹心结构芯材)制成。通过使壳体由这样的材料制成，水下航行器变得自然有浮力，并且非常耐用和坚固。进一步地，壳体设置有覆盖入口22的入口闸门23。入口闸门枢转地安装在水下航行器的壳体下面，在如图2所示的关闭位置与如图3所示的打开位置之间移动。当入口闸门处于关闭位置时，入口基本上被封闭；而入口闸门在打开位置时，入口完全打开。进一步地，在关闭位置，入口闸门收回并基本上与壳体的底侧24齐平，而在打开位置，入口闸门在壳体下面延伸。此外，壳体沿其后缘设置有裙状部25。裙状部用于改善水下航行器的流体动力性能，并且可以改善方向稳定性。壳体还可以设置有一个或多个翼片，以用于控制水下航行器如何穿过水移动。
水下航行器还包括用于控制各种传感器和功能件诸如入口闸门的控制系统。控制系统例如通过沿着软管延伸的有线连接来接收来自水面上的操作者的输入。
为了控制水下航行器的浮力，在壳体中设置一个或多个可互换的浮力调节元件。例如可以根据水下航行器应被拖曳的所在深度和所处速度来调节水下航行器的浮力。
水下航行器的重要特征是选择性地捕捞特定物种的能力。为此目的，水下航行器可以包括一个或多个摄像机，例如如图3所示，即摄像机8，以用于记录图像并将图像数据发送至水面船舶或可以控制水下航行器的其他地点。基于由图像提供的信息，操作者可以例如通过启用泵送装置来控制水下航行器抽吸含有浮游动物的流体。如果操作者无法确定在水下航行器周围的物种，则他可以选择不启用泵送装置。
为了能够获得对水下航行器的周围环境的更好视野，摄像机可以结合有平移俯仰功能，使得摄像机可以转动。进一步地，如果在具有有限自然光的地方使用水下航行器，则可以使用适合于低光条件的特殊摄像机诸如硅增强靶摄像机或其他摄像机。
作为激光发射装置的补充或替代方案，水下航行器还可以包括用于吸引浮游动物或中层鱼类的一个或多个发光装置。发光装置可以包括RGD-LED，以用于发射光来吸引浮游动物或中层鱼类朝向壳体中的入口。水下航行器还可以设置有用于照射在水下航行器周围的区域的发光装置，诸如高强度放电灯。这样的光可以用于更好地了解周围环境，例如用于识别附近的物种。
在使用中，将水下航行器例如从水面船舶部署到海中。水下航行器通过软管固定至船舶，并且软管用于控制拖曳距离，并且因而控制水下航行器的操作深度。在水面上，操作者可以接收由水下航行器收集的各种数据。该数据可以在一个或多个监视器或其他接口上呈现，并且可以用于操作水下航行器。在某一时刻，操作者启用发光装置，诸如激光发射装置，以照射限定的水域，以促进浮游动物或其他海洋生物群集。基于由水上航行器上的各种传感器收集的数据，操作者可以确定何时形成成群的浮游动物。基于这一信息，可以启用泵送装置，并且可以将入口打开以捕捞该群浮游动物。
尽管已经结合具体实施方案描述了本发明，但是本发明不应被解释为以任何方式限于所呈现的实施例。本发明的范围由所附权利要求书确定。在权利要求的上下文中，术语“包括”或“包含”并不排除其他可能的元件或步骤。而且，提及引语诸如“一”或“一种”等不应被解释为排除多个。在权利要求中使用的关于附图中所示元件的附图标记也不应被解释为限制本发明的范围。此外，在不同权利要求中提及的各个特征或许可以有利地组合，并且在不同权利要求中提及这些特征并不排除这些特征的组合是不可能的且是有利的。
Claims (15)
1.一种用于捕获浮游动物的水下捕获系统，包括：
-水下航行器，被下降到海中并且被拖曳在水面船舶后面，所述水下航行器包括设置有入口的壳体，含有浮游动物的流体能够流过所述入口，
-安装在所述水下航行器上并与所述入口流体连通的软管，所述软管适于将所述水下航行器固定并流体地连接至所述水面船舶，以及
-泵送装置，所述泵送装置用于通过所述水下航行器中的所述入口抽吸含有浮游动物的流体，并将所述含有浮游动物的流体通过所述软管泵送至所述水面船舶，
其中，所述水下航行器还包括激光发射装置，所述激光发射装置用于将具有预定波长的光发射到限定的水域上，以促进浮游动物在被照射的水域中群集。
2.根据权利要求1所述的水下捕获系统，其中，所述入口在尺寸上是可变的。
3.根据权利要求1或2所述的水下捕获系统，其中，所述水下航行器包括入口闸门，所述入口闸门覆盖所述入口，并且能够在使所述入口基本上封闭的关闭位置与使所述入口完全打开的打开位置之间移动。
4.根据权利要求3所述的水下捕获系统，其中，所述入口闸门枢转地安装在所述水下航行器的所述壳体的下面，并且能够在所述关闭位置与所述打开位置之间移动，在所述关闭位置，所述入口闸门收回并且基本上与所述壳体的底侧齐平，在所述打开位置，所述入口闸门在所述壳体下面延伸。
5.根据前述权利要求中任一项所述的水下捕获系统，其中，所述激光发射装置适于发射波长为400-550nm、优选地为约470nm的光。
6.根据前述权利要求中任一项所述的水下捕获系统，其中，所述水下航行器由聚合物泡沫材料诸如芯材制成，并适于具有中性浮力。
7.根据前述权利要求中任一项所述的水下捕获系统，其中，所述水下航行器包括用于控制所述水下航行器的浮力的一个或多个可互换的浮力调节元件。
8.根据前述权利要求中任一项所述的水下捕获系统，其中，所述水下航行器包括用于记录图像并将所述图像发送至所述水面船舶的摄像机。
9.根据权利要求7所述的水下捕获系统，其中，所述摄像机或/和附加摄像机是用于在低光条件下记录图像的硅增强靶摄像机。
10.根据前述权利要求中任一项所述的水下捕获系统，其中，所述水下航行器包括用于吸引浮游动物的第一发光装置。
11.根据前述权利要求中任一项所述的水下捕获系统，其中，所述水下航行器包括用于照射在所述水下航行器周围的区域的第二发光装置，诸如高强度放电灯。
12.根据前述权利要求中任一项所述的水下捕获系统，其中，所述水下航行器包括声波装置，诸如回声测深器。
13.根据前述权利要求中任一项所述的水下捕获系统，其中，所述水下航行器包括用于在水下操纵所述水下航行器的机载推进系统。
14.一种用于使用根据权利要求1至13中任一项所述的水下捕获系统捕获浮游动物或其他海洋生物的方法，包括以下步骤：
-将所述水下航行器部署到海中，
-启用所述激光发射装置来照射限定的水域，以促进浮游动物或其他海洋生物群集，
-拖曳所述水下捕获系统通过所述海和被照射的水域，以及
-启用所述泵送装置，以通过所述入口抽吸含有浮游动物的流体，并将所述含有浮游动物的流体泵送通过所述软管。
15.根据权利要求14所述的用于捕获浮游动物或其他海洋生物的方法，还包括以下步骤：当一群浮游动物已被识别出并且在所述入口的预定距离内时，致动所述入口闸门以将所述入口闸门从关闭位置移动到打开位置。
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