CN109864023B - 一种具有多功能的养殖南美白对虾辅助双体无人艇 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有多功能的养殖南美白对虾辅助双体无人艇，包括左侧片体、右侧片体和上船体，在左侧片体和右侧片体中均设有电传动装置，在上船体内布置有自主抛食系统、水样采集系统和全水域多功能除杂系统，所述电传动装置包含电机、万向联轴节、传动长轴、传动短轴和螺旋桨，传动长轴分别通过万向联轴节与电机和传动短轴相连接，传动短轴的另一端伸出艇外，螺旋桨固定连接在传动短轴伸出艇外的端部处。本发明充分利用双体船的稳性好、适航性佳、甲板布置面积大的优点，自主抛食时，对虾类进行喂食，可平稳、灵活、快速地到达养殖区域，根据不同时期需求定时定量科学的开展投食作业，实现生长周期最优化，水产质量最优化。

Description

一种具有多功能的养殖南美白对虾辅助双体无人艇

技术领域

本发明涉及具有多功能的养殖南美白对虾辅助双体无人艇，船舶工程技术领域。

背景技术

我国疆域辽阔，内陆江河纵横，湖泊水库星罗密布，是世界上淡水水面最多的国家之一，水生生物资源丰富。淡水水产资源是我国人民赖以生存的基本要素之一，淡水养殖业是我国国民经济的重要产业。其中，经济虾类养殖为现代渔业的重要组成部分。我国的虾类养殖起步于80年代，至今有30多年历史。21世纪是我国虾类养殖业进入新的持续发展的重要阶段。特别是随着南美白对虾养殖的发展，中国再次成为全球第一养虾大国。

然而经济虾类养殖业在发展过程中暴露了许多问题，例如传统的虾类养殖中水域环境污染严重、生态多样性缺失，放养虾类结构不合理，养殖品种单一，水产动植物病害频发，过度捕捞时虾类资源加速枯竭等诸多问题。同时纵观全球水产养殖产业也同样面临着近海污染、远海渔场枯竭、虾类成活率不稳定的问题。水产捕捞连年下降，水产养殖产量逐年上升，水产养殖被誉为“蓝色革命”。

作为世界上唯一养殖产量超过捕捞产量的渔业大国，我国的水产养殖产业正处于由传统养殖向现代化养殖的升级转型阶段，以摆脱上述虾类养殖困境。传统虾类养殖所采用的粗放式养殖方式既消耗较高的人工成本，如人工抛洒虾食、人工清除水草杂物、人工投放药物等，同时又对环境造成不好的影响，如过度利用环境资源破坏生态平衡，碳排放量高等，生产效率低下。此外还有饲料投放及用药不合理、水域杂质难清理等常见问题。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种具有多功能的养殖南美白对虾辅助双体无人艇，充分利用双体船的稳性好、适航性佳、甲板布置面积大的优点，自主抛食时，对虾类进行喂食，可平稳、灵活、快速地到达养殖区域，根据不同时期需求定时定量科学的开展投食作业，实现生长周期最优化，水产质量最优化。

技术方案：为实现上述目的，本发明的具有多功能的养殖南美白对虾辅助双体无人艇，包括左侧片体、右侧片体和连接左侧片体与右侧片体的上船体，在左侧片体和右侧片体中均设有电传动装置，在上船体内布置有自主抛食系统、水样采集系统和全水域多功能除杂系统，所述电传动装置包含电机、万向联轴节、传动长轴、传动短轴和螺旋桨，所述电机分别装在左侧片体与右侧片体左前上侧和右前上侧，传动长轴分别通过万向联轴节与电机和传动短轴相连接，传动短轴的另一端伸出艇外，螺旋桨固定连接在传动短轴伸出艇外的端部处，通过这种长短轴的连接方式，可解决电机过大无法放入小数线面双体船片体中的问题。电机接入电机驱动器，电机驱动器接入到控制器，通过控制器，可实现左右螺旋桨的差速转动，从而实现无人艇的转弯和原地回转，增强其在小面积水域的机动性。

作为优选，所述自主抛食系统包含涵道风机、饲料储存舱、球阀和抛食通道，所述饲料储存舱下方设有左通道和右通道，球阀位于左通道和右通道的端部，抛食通道的中部设有两个涵道风机，饲料储存舱通过左通道和右通道落入到抛食通道中，通过抛食通道将饲料吹出抛食通道。

作为优选，所述全水域多功能除杂系统包括动力装置、传送装置、过滤网、滚轮、收割装置、牵引装置和轴承，所述过滤网固定在船底部，过滤网通过传送装置与收割装置连接，牵引装置连接收割装置，动力装置带动牵引装置和收割装置工作，牵引装置绕过滚轮连接在动力装置上；牵引装置和动力装置接入控制器中，当系统工作时动力装置带动牵引装置将收割装置和传送装置放下，收割装置进行收割并将水草通过传送装置输送至过滤网处储存，停止工作时动力装置反向旋转收起过收割装置与传送装置，工作状态下航行可以将水面的水草、杂物等收集于左侧片体和右侧片体，无人艇航行时可将杂物带回岸边便于人工打捞处，实现水草的清除。

作为优选，所述左侧片体和右侧片体外侧均设有增氧泵，增氧泵通过导气管与多空增氧球连接。

作为优选，所述上船体上设有药物喷洒装置，药物喷洒装置包括喷头、输液管道、液体储存室和加压装置，所述液体储存室内设有加压装置，液体储存室通过输液管道与喷头连接，所述喷头为扁圆形，其靠外的二分之一设置喷洒孔。系统工作时，通过增压装置使液体药物进入输液管道最后通过喷头向四周喷出，达到均匀喷洒的目的。

作为优选，所述上船体上设有电解装置，所述电解装置包括阳极金属、阴极金属、电线、电阻和电源，所述阳极金属与阴极金属分别设在片体首尾两端，阳极金属为棒状铝合金，阴极金属为铜管，作为阳极的棒状铝合金连接在电线上，电线的另一端与阴极的铜管相连接，电源通过电阻与阳极金属与阴极金属连接。接上电阻与电源后,微弱电流流入使双体船两片体之间形成电场。所生成的氧化铝或氧化镁等有吸聚浮游生物与小杂鱼的作用,还能阻止细菌侵人鱼体,使鱼不易患病，提高养殖鱼的生产速度与成活率。

本发明中所述的自主抛食系统针对虾类养殖前、中、后三个生长阶段的喂料需求差异设定三种可自动切换的抛食模式，而目前本行业使用的大多数仍是粗放式人工养殖，从而此项功能发明能够更加的科学养殖，使虾能够科学生长，避免养殖水域出现富养化状态污染水质不利于虾类生长且有效避免浪费。本发明中所述的多功能全水域除杂系统既可以清除水面漂浮杂物、落叶等，也可以清除生长型水草杂质，防止水草生长过密影响虾类生长。本发明创造性的将水面无人艇与经济虾类养殖业结合，利用水面无人艇这种优势突出的小型水面平台，具有高适应性，高可靠性、实用性、经济性等诸多优点，搭载各种先进的传感器、自动化虾类养殖服务模块，可实现水面无人艇与虾类养殖的有机结合，并进行自主化的水产养殖辅助工作。而目前市场上同类别服务无人艇一般分为两类，第一种是微小型无人艇，仅作为水域的视频监测使用，无任何辅助养殖功能；第二种是中小型无人艇，仅有一至两种辅助功能，辅助养殖覆盖水域较小。本发明所对应的中型无人艇，具有多种辅助功能，且船型设计选择符合虾类养殖特点，并且有效提高了虾类养殖业的智能化程度，推动虾类产业升级转型逐步过渡到现代化。

有益效果：本发明的具有多功能的养殖南美白对虾辅助双体无人艇，以双体船为载体，摆脱了传统的以单体船为载体的相关工程船舶的限制，充分利用双体船的稳性好、适航性佳、甲板布置面积大的优点，自主抛食时，对虾类进行喂食，可平稳、灵活、快速地到达养殖区域，根据不同时期需求定时定量科学的开展投食作业，实现生长周期最优化，水产质量最优化，提高生产效率，同时还能有效避免饲料沉底导致养殖水域水质污染的发生。本发明可针对养殖虾类的营养及水质需求，科学的喷洒给定数量的液体药物及营养液等液体成分，有效避免水体富养化。本发明可对水面漂浮杂质及生长型水草杂质进行有效地清除，对养殖水域的环境进行有效地管理。本发明是在无人艇技术的基础上进行工作的，不需要人去跟船工作，从而降低了劳动强度和使用成本。在艇体中安装了基于STM32的嵌入式控制器，以控制器为基础，自主设计了自主抛食系统、多功能全水域除杂系统及自主撒药系统，通过编程可实现无人艇的自主巡航和对自主抛食系统、多功能全水域除杂系统及自主撒药系统的自动控制，实现自动化辅助养殖目标。

附图说明

图1是本发明的船体部分俯视图简图。

图2是本发明的船体部分侧视图简图。

图3是本发明的船体部分仰视图简图。

图4是本发明全水域多功能除杂系统结构图。

图5是本发明自主抛食系统结构图。

图6是本发明自主增氧系统结构图。

图7是本发明自主撒药系统结构图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作更进一步的说明。

如图1至图7所示，本发明的一种具有多功能的养殖南美白对虾辅助双体无人艇，包括左侧片体101、右侧片体201，以及连接左侧片体101与右侧片体201的宽敞的上船体502，上船体502以上布置有上层建筑505，上船体502内布置有自主抛食系统503、第一水样采集系统318和第二水样采集系统319。左侧片体101和右侧片体201中间设置有全水域多功能除杂系统。所述左侧片体101包括设置水下的左侧潜体520、连接上船体502和左侧潜体520的左支柱，所述右侧片体201包括设置水下的右侧潜体和右支柱，在左侧片体101和右侧片体201中设有电传动装置519。所述上船体包括主甲板，在主甲板上布置有控制器514、左电机驱动器和右电机驱动器。

在本发明中，所述电传动装置519包含第一电机102和第二电机202，第一至第四万向联轴节103、203、106、206，第一传动长轴104和第二转动长轴204，第一传动短轴107和第二传动短轴207，第一螺旋桨108和第二螺旋桨208。所述第一电机102和第二电机202分别装在左右两个片体左前上侧和右前上侧，第一传动长轴104和第二传动长轴204的一端分别与第一电机102和第二电机202通过第一万向联轴节103及第二万向联轴节203相连接，另一端分别与第一传动短轴107和第二传动短轴分别207通过第三万向联轴节106和第四万向联轴节206相连接，第一传动短轴107和第二传动短轴207的另一端伸出艇外，第一螺旋桨108和第二螺旋桨208分别固定连接在第一传动短轴107和第二传动短轴207伸出艇外的端部处，通过这种长短轴的连接方式，可解决电机过大无法放入小数线面双体船片体中的问题。第一电机102和第二电机202接入电机驱动器，电机驱动器接入到控制器，通过控制器，可实现左右螺旋桨的差速转动，从而实现无人艇的转弯和原地回转，增强其在小面积水域的机动性。

在本发明中，所述全水域多功能除杂系统包括第一动力装置522和第二动力装置523，传送装置518，过滤网312，滚轮301，收割装置300，第一牵引装置302和第二牵引装置303，第一轴承516和第二轴承521，过滤网312固定在船底部，第一牵引装置302和第二牵引装置303均连接收割装置300和传送装置518，第一动力装置522和第二动力装置523带动第一牵引装置302、第二牵引装置303和收割装置300工作，第一牵引装置302和第二牵引装置303分别绕过滚轮301连接在第一动力装置522和第二动力装置523上；第一牵引装置302和第二牵引装置303，第一动力装置522和第二动力装置523均接入控制器中，当系统工作时第一动力装置522和第二动力装置523分别带动第一牵引装置302和第二牵引装置303将收割装置300和传送装置518放下，收割装置300进行收割并将水草通过传送装置518输送至过滤网312处储存，停止工作时第一动力装置522和第二动力装置523反向旋转收起收割装置300与传送装置518，工作状态下航行可以将水面的水草、杂物等收集于左侧片体和右侧片体，无人艇航行时可将杂物带回岸边便于人工打捞处，实现水草的清除。

在本发明中，所述自主抛食系统包含第一涵道风机10和第二涵道风机18、饲料储存舱14、第一球阀13、第二球阀15、第一抛食通道11和第二抛食通道17，饲料储存舱14设有饲料通道，饲料通道的末端设有球阀，球阀下方设有抛食通道，抛食通道的中部设有涵道风机，饲料可通过重力下落到球阀中，当涵道风机开始转动时，抛食通道内的压力将小于饲料储存舱内的压力，形成压力差，即可将饲料吸入抛食通道中，通过第一抛食通道口12和第二抛食通道口16将其均匀吹出。

在本发明中，所述左侧片体101和右侧片体201外侧均设有循环增氧泵装置，增氧泵8通过导气管6分别和第一多空增氧球7和第二多空增氧球9连接。

在本发明中，药物喷洒装置主要包括喷头4、输液管道3、液体储存室2及加压装置1。所述喷头4为扁圆形，其靠外的二分之一设置喷洒孔5。系统工作时，通过加压装置1使液体药物进入输液管道3最后通过喷头4向四周喷出，达到均匀喷洒的目的。

作为优选，所述电解装置包括阳极金属、阴极金属、电线、电阻和电源。所述阳极金属与阴极金属分别设在片体首尾两端，作为阳极的棒状铝合金连接在电线上,电线的另一端与阴极的铜管相连接。接上电阻与电源后,微弱电流流入使双体船两片体之间形成电场。所生成的氧化铝或氧化镁等有吸聚浮游生物与小杂鱼的作用,还能阻止细菌侵人鱼体,使鱼不易患病，提高养殖鱼的生产速度与成活率。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种具有多功能的养殖南美白对虾辅助双体无人艇，其特征在于：包括左侧片体、右侧片体和连接左侧片体与右侧片体的上船体，在左侧片体和右侧片体中均设有电传动装置，在上船体内布置有自主抛食系统、水样采集系统和全水域多功能除杂系统，所述电传动装置包含电机、万向联轴节、传动长轴、传动短轴和螺旋桨，所述电机分别装在左侧片体与右侧片体左前上侧和右前上侧，传动长轴分别通过万向联轴节与电机和传动短轴相连接，传动短轴的另一端伸出艇外，螺旋桨固定连接在传动短轴伸出艇外的端部处，电机接入电机驱动器，电机驱动器接入到控制器，通过控制器，可实现左右螺旋桨的差速转动，从而实现无人艇的转弯和原地回转，增强其在小面积水域的机动性，所述左侧片体和右侧片体外侧均设有增氧泵，增氧泵通过导气管与多空增氧球连接，所述上船体上设有电解装置，所述电解装置包括阳极金属、阴极金属、电线、电阻和电源，所述阳极金属与阴极金属分别设在片体首尾两端，阳极金属为棒状铝合金，阴极金属为铜管，作为阳极的棒状铝合金连接在电线上，电线的另一端与阴极的铜管相连接，电源通过电阻与阳极金属与阴极金属连接。

2.根据权利要求1具有多功能的养殖南美白对虾辅助双体无人艇，其特征在于：所述自主抛食系统包含涵道风机、饲料储存舱、球阀和抛食通道，所述饲料储存舱下方设有左通道和右通道，球阀位于左通道和右通道的端部，抛食通道的中部设有两个涵道风机，饲料储存舱通过左通道和右通道落入到抛食通道中，通过抛食通道将饲料吹出抛食通道。

3.根据权利要求1具有多功能的养殖南美白对虾辅助双体无人艇，其特征在于：所述全水域多功能除杂系统包括动力装置、传送装置、过滤网、滚轮、收割装置、牵引装置和轴承，所述过滤网固定在船底部，过滤网通过传送装置与收割装置连接，牵引装置连接收割装置，动力装置带动牵引装置和收割装置工作，牵引装置绕过滚轮连接在动力装置上；牵引装置和动力装置接入控制器中，当系统工作时动力装置带动牵引装置将收割装置和传送装置放下，收割装置进行收割并将水草通过传送装置输送至过滤网处储存，停止工作时动力装置反向旋转收起过收割装置与传送装置。

4.根据权利要求1具有多功能的养殖南美白对虾辅助双体无人艇，其特征在于：所述上船体上设有药物喷洒装置，药物喷洒装置包括喷头、输液管道、液体储存室和加压装置，所述液体储存室内设有加压装置，液体储存室通过输液管道与喷头连接。

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