CN111406716A - 一种下潜式的环境友好型水生底栖动物捕捞装置 - Google Patents

Abstract

一种下潜式的环境友好型水生底栖动物捕捞装置，前部为一个形似倒置潜艇的捕捞半艇，后部是收集囊网及水滴形浮漂，艏鼻为拖曳牵引位置，电缆伴随拖曳缆绳布设。其内部封装姿态与深度感知系统及控制系统，下壳面前部正中为惰性栅状电极，之后为弧形穹斜面通往收集囊网。其优化后具有不倒翁的特性，上下壳面不对称，下壳面更凸出一些，自身漂浮但运动时有下沉趋势，捕捞作业时悬浮于水底上一定距离之内。预先测定迫使目标动物惊扰逃逸的电场条件与逃逸参数，由上位机输入至控制系统中，进而产生特定的惊扰电场，迫使目标底栖动物被惊起并落入收集囊网之中而被捕获。本发明捕捞作业时不与水底相接触，不破坏底栖生态环境，绿色环保，适宜推广应用。

Description

一种下潜式的环境友好型水生底栖动物捕捞装置

技术领域

本发明属于水产品捕捞的工程装备与技术领域，涉及一种下潜式的环境友好型水生底栖动物捕捞装置。

背景技术

很多种类的水生底栖动物具有很高的食用价值与经济价值，如河蚬、底栖甲壳类、各种蛤类、扇贝等等。人们捕捞食用这类动物历史悠久，自原始社会伊始即有食用底栖贝类的记录。但千百年来，人们捕捞底栖动物的原理与过程并未有很大的革新和提高，基本都是设法从水域底质中将目标动物分离出来而捕获。可粗略地将水域底栖经济动物分为两大类，有运动能力的，和无良好运动能力的。对于无良好运动能力的底栖动物，或者运动能力很弱的底栖动物，譬如一些蛤类，尚无很好捕获办法，通常是将目标动物连同水域底质一并挖起，然后通过筛分等方式分离获得目标动物，这类捕捞方式的工具有耙子网、吸蛤泵等。显然，这种挖地三尺式的捕捞方式，对于水域底栖环境破坏是极大的，不值得提倡。

而对于具有一定运动能力的底栖动物，则相对容易处理一些，可以通过一定的惊扰方式，迫使底栖动物从水域底质中被惊动而逃逸出底质，从而可以被捕获。相对而言，这类捕捞方式则不必似前述挖地三尺式捕捞过程那样大动干戈，对水域底质环境的影响略小一些。最为常见的是对于海洋底栖扇贝的捕捞，扇贝具有运动能力，易被惊扰而从水底中飞起。据此习性人们设计了多种多样的扇贝惊扰及捕捞装置，包括高压水流刺激、惊扰棒、铁链、塑料管、滚轮、弹力齿、橡胶惊扰板等等各种各样的设计。然后将这些不同设计的扇贝惊扰装置叠加安装在捕捞拖网网口之前合适的位置，从而在拖网到达之前通过上述惊扰装置，将扇贝惊扰飞起，并落入之后的拖网之中。

目前已有的各种底栖扇贝惊扰捕捞拖网设计中，无论是高压水流刺激，还是其他惊扰方式，均为物理性刺激惊扰方式，需要直接扰动破坏水域底栖环境，才能惊扰起底栖扇贝进而结合捕捞拖网捕获。其生产过程一般由船舶拉动拖网，在海底梳状来回横扫，不遗留任何一个角落。所到之处，摧枯拉朽般地横扫一切，不亚于一场海底滑坡事件，对于小型底栖生物几乎是灭顶之灾。这类物理惊扰式拖网捕捞对于水域底质环境的干扰程度虽然略小于挖地三尺式捕捞方式，但这种横扫千军如卷席般地无差别捕捞过程，对于水域底栖环境的干扰与破坏仍然极为巨大，水域底栖生态系统需要很长时间才能完全恢复。此外，这类横扫一切的底拖网捕捞方式，由于其惊扰过程直接与水域底质相互作用，还存在着底质阻力大、能耗高、成本高昂等缺点，其物理惊扰方式还可能直接破坏目标捕获生物，降低捕获物的质量。

针对以上情况，本发明专利创新性地提出了一种非直接接触式的底栖动物惊扰方式，即采用电刺激的方式，将底栖生物从海底驱赶出来，进而捕获。从而本发明所提出的电刺激底栖动物惊扰方式，在距离水域底质一定距离上发射合适的电场脉冲，迫使底栖生物主动逃逸而被捕获，具有惊扰效果好，不与水域底质直接接触，对底栖生态环境干扰小，网具阻力小等一系列的优点，具有良好的实用价值。本发明所提出的与水域底质非直接接触式惊扰捕捞方式，减少了对于水域底栖环境的干扰和破坏，降低了网具的阻力和能源消耗，提高了捕获物的质量，属于一种节能减排和保护环境的环境友好型新技术，适宜推广应用。

发明内容

本发明旨在解决现有的底栖动物捕捞方式中常规物理惊扰方式效果不佳，存在着破坏底栖生态环境、能耗较大、影响捕获物品质等缺陷，提出了一种新型的环境友好式底栖动物惊扰驱赶方式，即采用非直接接触式电刺激惊扰捕捞装置，具有环境破坏小、能耗低等优点，适用于扇贝等具有运动能力的水生底栖动物捕捞作业。

本发明的技术方案是：

一种下潜式的环境友好型水生底栖动物捕捞装置，该设备不工作自由静止时悬浮于水体之中，形似一台后半部为收集囊网的半截潜水艇装置，包括捕捞半艇、惰性栅状电极、姿态感知陀螺仪、收集囊网、水滴流线型悬吊浮漂、控制系统、姿态控制螺旋桨、测深声呐探头、拖曳缆绳及伴随电缆、上位机和捕捞船舶。

所述的捕捞半艇为一个倒置的半截潜水艇，捕捞半艇后部衔接收集囊网，并由连接于收集囊网后的水滴流线型悬吊浮漂悬吊于水体中；捕捞半艇艏鼻处由拖曳缆绳连接于水面上的捕捞船舶，仅由拖曳缆绳承载拖曳作业的拉力，用于供电及信号传递的电缆伴随拖曳缆绳而布设，捕捞装置的上位机位于捕捞船舶上；捕捞半艇内部设置捕捞装置的控制系统、姿态感知陀螺仪、测深声呐探头；捕捞半艇的上、下外壳不对称，下半部外壳更为凸出一些，从而水体中拖行运动时产生向下的压力迫使捕捞装置有下沉的趋势；四个姿态控制螺旋桨对称性地分布在捕捞半艇的四周，与姿态感知陀螺仪及控制系统一起反馈调节控制捕捞装置的姿态；惰性栅状电极位于捕捞半艇的艇艏下面正中间位置，其后经过弧状逐渐过渡的捕捞半艇下半部穹斜面通往收集囊网入口；惰性栅状电极、姿态感知陀螺仪、姿态控制螺旋桨、测深声呐探头均与控制系统相连，控制系统与上位机相连；捕捞装置的电场激发参数及运行参数，经过检测拟捕获目标底栖动物电生理学实验之后，通过上位机输入至捕捞装置的控制系统中，进而调控捕捞装置的捕捞作业过程。

本发明通过对捕捞装置的壳体设计及配重优化，使得捕捞装置整体密度略小于水，且稳心在重心之上，间距不小于30厘米，本发明捕捞装置在水中悬浮时具有不倒翁的特征，确保捕捞装置总是保持着捕捞半艇流线型外壳凸出面较大的一半为向下的正常姿态，且受到干扰时总是能够自动地恢复到正常姿态；当捕捞装置受到的干扰难以自动恢复正常姿态时，则控制系统接收到姿态感知陀螺仪的姿态异常数据，联合姿态控制螺旋桨，主动进行调整，迫使捕捞装置恢复至正常姿态。

本发明所述的姿态控制螺旋桨采用变频控制，每一个螺旋桨的转速、转向及其输出功率皆能单独调整，由控制系统所控制。

本发明所述的惰性栅状电极所激发的脉冲电场的参数设置，需要通过拟捕获目标底栖动物电生理学检测实验获得，过程如下：首先是确定可以惊扰目标动物的电场参数，可以粗略地将动物对于电场的响应划分为如下几个等级：无感觉、有感觉尚可以忍受、有感觉且无法忍受必须逃避、有感觉却已经无法逃避尚不致死可恢复呈现麻痹状态、电击致死程度。本发明捕捞装置采用直流脉冲电场，需要预先测试获得第三种状态的电场参数，也就是可以将目标动物电击惊扰至逃逸的电场参数，称之为惊扰电场，包括电压、脉冲宽度、频率、作用距离四个参数，设其分别为v伏特/厘米、t毫秒、h赫兹、L厘米。避免所采用的电场将目标动物电击至麻痹昏迷的程度。然后，将获得的第三种状态的惊扰电场参数去测试目标动物的运动能力，包括目标动物被电击惊扰后所运动逃逸的平均距离、速度、高度三个主要参数，设其分别为m厘米、w米/秒、n厘米。最后，根据测试获得的前述参数设计或调整捕捞装置的功能，将目标动物的惊扰电场、逃逸高度等相关参数通过捕捞装置的上位机输入至其控制系统中，以控制捕捞装置的运行。

设捕捞装置中惰性栅状电极的宽度为p厘米，惰性栅状电极与后半部收集囊网入口的前后距离小于m厘米，则收集囊网入口的宽度大于p+2m厘米；惰性栅状电极与水底的距离不大于L厘米；即保障拟捕捞的目标动物被惊扰电场惊起之后，横向运动难以逃逸至收集囊网之外，前后运动必落入收集囊网之中。栅状惰性电极的位置在竖直方向可以进行调整，确保捕捞作业时惰性栅状电极与水底的距离不大于L厘米，通过上位机由控制系统进行设定和调整。

本发明取惊扰电场作用距离L厘米与目标动物被惊扰电场惊扰后逃逸的平均高度n厘米之间的最小者，作为实际捕捞作业时捕捞装置下壳面与海底的高度控制距离，重新命名为高度控制距离q厘米，则捕捞装置控制系统运行参数设置如下：将直流脉冲惊扰电场的电压v伏特/厘米、脉冲宽度t毫秒、频率h赫兹、作用距离L厘米、目标动物逃逸速度w米/秒、高度控制距离q厘米通过上位机输入至控制系统中，从而能够控制惰性栅状电极距离水底的高度不大于L厘米，并能够产生电压v伏特/厘米、脉冲宽度t毫秒、频率h赫兹的惊扰电场，并保持捕捞半艇下壳面距离水底的高度不大于q厘米、以不低于2w米/秒的速度在水底之上进行捕捞作业；从而被捕捞装置惊扰电场所惊起的目标底栖动物，向前、后、左、右无论哪个方向逃逸，皆会沿着捕捞半艇下半部穹斜面而落入收集囊网之中并被捕获。

当收集囊网捕获足够多的目标动物之后，超过姿态控制螺旋桨的控制能力上限时，此时距离水底的高度会显著低于q厘米，控制系统给上位机发出起捕作业信号，并停止捕捞作业，由于缺乏拖曳运行过程中的下潜压力，在控制系统与姿态控制螺旋桨的联合作用下开始上浮，或者由拖曳捕捞船舶起网机协助起吊捕捞装置，清空收集囊网中的捕获物之后，即可开展下一次捕捞作业。当需要启动或者终止惊扰电场的激发，或者需要捕捞装置上浮、下潜作业时，由上位机向控制系统发出相应的动作信号，启动或者终止惊扰电场的激发，调控姿态控制螺旋桨的动作，迫使捕捞装置整体开始上浮或者下潜，或者由捕捞船舶起网机协助进行起吊上浮。

本发明捕捞装置后半部的渔获物收集囊网，是一个开口衔接于捕捞装置半艇后部的囊网。收集囊网具有刚性的支撑骨架，能够大体上维持成圆桶状或者长方体形状。囊网后端由水滴流线形的浮漂悬吊于水体中，从而保持收集囊网不与水底接触。捕捞半艇下部栅状电极之后，呈弧形逐渐过渡的穹斜面，通往捕捞半艇后部的收集囊网的网口，即目标底栖动物被惊扰电场惊起之后，很自然地沿着过渡穹斜面落入收集囊网之中。捕捞装置的传感系统、控制系统安装在捕捞半艇的内部，采用静态密封防水设计，外壳采用防腐耐压不锈钢材料或者高分子材料，四个姿态控制螺旋桨对称性地分布在捕捞半艇的四周，每一个螺旋桨的转速、转向及其输出功率皆可以单独调整，捕捞半艇的外壳、螺旋桨电机及电路防水能力不低于100米的水深。捕捞半艇前端艏鼻位置为拖曳缆绳的拖曳位点。

本发明的惰性栅状电极为惰性栅状石墨电极，采用水平串列电极布置，确保每一对电极均可以提供v伏特/厘米、t毫秒、h赫兹的目标动物惊扰电场。栅状惰性电极的位置在竖直方向可以进行调整，通过上位机由控制系统进行设定和调控，确保惰性栅状电极距离水底的高度不大于L厘米。

当整体捕捞装置被拖曳船舶拖动进行捕捞作业时，捕捞装置因运动而产生下沉的作用力，以及姿态控制螺旋桨的联合作用，使得捕捞装置与水底的距离保持在一定的范围内，并不与水底进行直接的接触。捕捞装置前半部形状上类似于一个倒置的潜水艇前一半，称之为捕捞半艇，但其流线型的外壳形状上、下不对称，下半部的形状相对于上半部而言更为凸出一些，并通过计算流体力学进行优化设计。从而绕过捕捞半艇上、下流线型外壳水流的流速存在着差异，流过下半部流线型外壳的水流流速更大一些，则根据伯努利原理，捕捞半艇上、下存在着向下的压力差，进而迫使本发明捕捞装置整体被船舶拖曳运动起来后具有向水底运动的趋势。

姿态感知陀螺仪侦测捕捞装置的姿态，将姿态数据传送给控制系统并反馈给上位机，并结合姿态控制螺旋桨的四个螺旋桨调整整体捕捞装置的姿态，避免其倾覆或者过度倾斜。测深声呐探头探测捕捞半艇下壳面距离海底的距离，在捕捞作业中，捕捞半艇与海底的距离如下控制，取惊扰电场作用距离L厘米与目标动物被电场惊扰后逃逸的平均高度n厘米之间的最小者，作为实际捕捞作业时捕捞装置下壳面与海底的高度控制距离，重新命名为高度控制距离q厘米。即捕捞作业时，测深声呐探头侦测捕捞半艇下壳面与海底的距离，结合四个姿态控制螺旋桨，在控制系统的反馈调节下，保障捕捞半艇下壳面与海底的距离不大于高度控制距离q厘米。换句话说，就是确保目标动物可以被惊扰电场所惊扰逃逸，且必可以落入收集囊网中。捕捞作业时，捕捞装置的拖曳运行速度不小于目标动物逃逸速度的2倍，即不小于2w米/秒。也就是说，即使目标动物被惊扰后向前逃逸，也必落入收集囊网中。

本发明的有益效果：当本发明装置距离水底不大于q厘米、以不低于2w米/秒的速度拖行于水底之上时，目标底栖动物被惊扰电场所驱赶，皆逃逸跳离水域底质，并顺沿捕捞半艇下部的穹斜面落入收集囊网中。在此捕捞过程中，整个捕捞装置与水域水底无接触，不对水域底质产生物理性的直接干扰和破坏，很好地保护了水域底质环境，是一种十分环境友好型的捕捞装置。而且，惊扰电场激发系统可以根据目标动物种类、大小的不同而进行调整，达到选择性地捕捞某些种类、特定大小的底栖动物。一般而言，动物对于环境因子的耐受性规律是，幼体相对于成体而言具有更强的耐受性，从而提高幼体的成活率和种群的延续能力。对于惊扰电场亦不例外，通常可以惊扰动物成体逃逸的电场条件，动物幼体往往可以耐受，且幼体的运动能力较弱，即使被电场惊扰也往往不足以跳离到被收集囊网捕获的高度。也就是说，通过恰当的惊扰电场参数选择和设置，本发明捕捞装置可以捕大留小，也具有环境友好的特征。因此，本发明捕捞装置是一种环境友好型捕捞装备，极大地减少了对于水域底质环境的干扰和破坏，选择性地捕捞目标底栖动物种群，有利于水域底栖生产能力的开发和利用。

附图说明

图1是本发明设计的下潜式环境友好型水生底栖动物捕捞装置。

在图1中：1水底，2底栖扇贝，3被惊扰电场所惊起的扇贝，4惰性栅状电极，5姿态感知陀螺仪，6测深声呐探头，7捕捞半艇下半部穹斜面，8收集囊网入口，9收集囊网，10水滴流线型悬吊浮漂，11不工作保持悬浮状态的捕捞装置，12水面，13姿态控制螺旋桨，14控制系统，15捕捞半艇上半部壳面，16捕捞半艇更为凸出优化的下半部壳面，17拖曳缆绳及伴随电缆，18上位机，19捕捞船舶。

具体实施方式

以下结合技术方案和说明书附图详细叙述本发明的具体实施方式。

本发明设计的一种下潜式的环境友好型水生底栖动物捕捞装置，其前半部类似于一个倒置潜水艇的半截艇艏，称之为捕捞半艇，后半部由衔接于捕捞半艇后部的收集囊网9与水滴流线型悬吊浮漂10所组成。整体捕捞装置不工作静止时悬浮于水体之中，包括水滴流线型悬吊浮漂10、收集囊网9、姿态感知陀螺仪5、测深声呐探头6、控制系统14、姿态控制螺旋桨13、拖曳缆绳及伴随电缆17、惰性栅状电极4。

捕捞半艇上半部15、下半部16的流线型外壳不对称，经过优化设计后，下半部16的流线型外壳更为凸出一些，从而当捕捞半艇被拖动时，下表面的流速相对于上表面流速更大一些，从而下表面相对于上表面产生一个向下的压力差，迫使捕捞半艇向水底运动。也就是说，本捕捞装置静止时相当于一个漂浮在水体中的水下飞行器，当其运动起来后，即产生向水底运动的趋势。捕捞装置通过壳体设计及配重优化，使得其整体密度略小于水，且具有较大的正稳心高，即其稳心在重心之上，间距不小于30厘米，从而其在水中悬浮时具有较高的稳定性和姿态恢复能力。也就是说，捕捞装置在水中悬浮时具有不倒翁的特征，总是保持着捕捞半艇流线型外壳凸出面较大的一半16向下的姿态，且受到干扰时总是能够自动地恢复到这种姿态。

收集囊网9具有刚性的支撑骨架，能够大体上维持成圆桶状或者长方体形状。收集囊网9后端由水滴流线形的浮漂10悬吊于水体中，从而保持收集囊网9不与水底接触。姿态感知陀螺仪5感知捕捞半艇的姿态参数并传送给控制系统14，测深声呐探头6监测捕捞半艇下壳面与水底的距离，并传输给控制系统14。由控制系统14联合前述姿态感知陀螺仪5及姿态控制螺旋桨13，根据上位机18的预先设定参数控制整体捕捞装置的运行，调控惰性栅状电极4产生惊扰电场，惰性栅状电极4安装在捕捞半艇的艇艏下面正中位置。四个同样的姿态控制螺旋桨13对称性地布设在捕捞半艇的四周，采用变频控制，每一个螺旋桨的转速、转向及其输出功率皆可以单独调整，由控制系统14所调控。控制系统14与传感系统安装在捕捞半艇的内部，捕捞半艇外壳采用耐压不锈钢材料或者高分子材料，耐压防水深度为100米。整体捕捞装置由伴随拖曳缆绳布设的电缆供电，拖曳缆绳拖曳位置在捕捞半艇的艏鼻位置。

在捕捞装置作业之前，首先进行预备试验测定拟捕捞目标底栖动物的电生理学参数。采用直流脉冲电场，将目标底栖动物对于电场的响应划分为如下五个等级：无感觉、有感觉尚可以忍受、有感觉且无法忍受必须逃避、有感觉却已经无法逃避尚不致死可恢复呈现麻痹状态、电击致死程度。其中第三个等级的电场，目标底栖动物有感觉且无法忍受必须逃避的电场，是捕捞装置应当采用的电场，称之为惊扰电场，设目标底栖动物惊扰电场的电压、脉冲宽度、频率、作用距离四个参数分别为v伏特/厘米、t毫秒、h赫兹、L厘米。在前述惊扰电场的作用下，设目标底栖动物被电击惊扰后所逃逸的平均距离、速度、高度三个参数分别为m厘米、w米/秒、n厘米。取惊扰电场作用距离L厘米与目标动物被惊扰电场惊扰后逃逸的平均高度n厘米之间的最小者，作为实际捕捞作业时捕捞装置下壳面与海底的高度控制距离，重新命名为高度控制距离q厘米。

设栅状惰性电极4的宽度为p厘米，则收集囊网入口8的宽度大于p+2m厘米。栅状惰性电极4的位置在竖直方向可以进行调整，确保捕捞作业时惰性栅状电极4与水底1的距离不大于L厘米，通过上位机18由控制系统14进行设定和调整。由栅状惰性电极4往后，捕捞半艇的下半壳面呈弧形逐渐过渡的穹斜面7，通往捕捞半艇后部的收集囊网入口8，栅状惰性电极4与收集囊网入口8的前后距离小于m厘米。将直流脉冲惊扰电场的电压v伏特/厘米、脉冲宽度t毫秒、频率h赫兹、作用距离L厘米、目标动物逃逸速度w米/秒、高度控制距离q厘米通过上位机18输入至控制系统14中，从而能够控制惰性栅状电极4距离水底1的高度不大于L厘米，并能够产生电压v伏特/厘米、脉冲宽度t毫秒、频率h赫兹的惊扰电场，并保持捕捞装置捕捞半艇下壳面距离水底的高度不大于q厘米，以不低于2w米/秒的速度在水底之上进行捕捞作业。从而被捕捞装置惊扰电场所惊起的目标底栖动物，向前、后、左、右无论哪个方向逃逸，皆会沿着捕捞半艇穹斜面7落入收集囊网9之中并被捕获。

当收集囊网9捕获足够多的目标动物之后，超过姿态控制螺旋桨13的控制能力上限时，此时捕捞装置距离水底的高度会显著低于q厘米，控制系统14给上位机18发出起捕信号，并停止捕捞作业开始起捕作业。捕捞装置进行起捕作业时，拖曳船舶首先停止拖曳，由于缺乏拖曳运行过程中的下潜压力，并在控制系统14与姿态控制螺旋桨13的联合作用下开始上浮，必要时可以采用拖曳船舶起网机等装备进行辅助，由拖曳捕捞船舶清空收集囊网9中的捕获物之后，即可开展下一次捕捞作业。如果因某些原因需要启动或者终止惊扰电场的激发，或者需要捕捞装置上浮、下潜作业时，由上位机18向控制系统14发出相应的动作信号，启动或者终止惊扰电场的激发，调控姿态控制螺旋桨进行相应的动作，迫使捕捞装置整体开始上浮或者下潜。

本发明并不意味着被示意图及说明书所局限，在没有脱离本发明技术原理及其宗旨的前提下可以有所变化。本发明所提出的一种下潜式的环境友好型水生底栖动物捕捞装置，在捕捞作业时，整体捕捞装置并不与水底直接接触，大大减少了对于水域底质环境的破坏与干扰，具有无与伦比的环境友好特性。且采用惊扰电场驱赶目标动物的捕捞方式，驱赶效果优良，对于拟捕捞的目标动物具有较好的选择性，具有良好的实际应用价值。有实施实例如后。

实施实例1，使用本捕捞装置捕捞底栖扇贝。

某海域以底播养殖虾夷扇贝为主，经过预先实验监测，可以惊扰起壳高8厘米以上商品规格虾夷扇贝的直流脉冲电场条件如下：电压0.1-15伏特/厘米，脉冲宽度5-500毫秒，频率1-55赫兹，作用距离8-15厘米。在前述惊扰电场作用下，该海域商品规格虾夷扇贝逃逸距离为8-16厘米，逃逸速度为0.2-0.5米/秒，逃逸高度为7-12厘米。依据本发明专利说明附图，设计一型下潜式虾夷扇贝捕捞装置，姿态感知陀螺仪5、测深声呐探头6及控制系统14封装在捕捞半艇内部，耐压防水深度为80米，艇艏下面正中位置采用石墨惰性电极，其宽度为1.5米，则捕捞半艇后部收集囊网入口8宽度设定为2.0米。捕捞控制系统14可以控制石墨惰性电极激发产生电压0.1-15伏特/厘米、脉冲宽度5-500毫秒、频率1-55赫兹的惊扰电场，控制石墨惰性电极距离水底的高度不大于8厘米，整体装置由伴随拖曳缆绳布设的电缆供电。在实际使用时，石墨惰性电极距离水底的高度以及惊扰电场可以根据实际扇贝捕捞情况由上位机进行调整，以获得更好的捕捞效果。由上位机18设定捕捞装置运行参数为，拖曳速度不低于1米/秒，与水底的高度距离不大于7厘米。姿态控制螺旋桨13可以容许的承重能力为2吨，即扇贝捕捞重量超过2吨时，捕捞半艇下壳面与水底距离过低，控制系统14向上位机18发出信号，即停止捕捞，上浮进行渔获物的清空处理，必要时可以采用拖曳船舶起网机等装备进行辅助作业。在实际使用时，也可以随时由上位机18发出终止捕捞并上浮的指令。应用前述设计的捕捞装置在此海域进行底播虾夷扇贝的捕捞，效果良好，商品规格的虾夷扇贝捕捞效率比传统物理惊扰式拖网捕捞提高20％以上。特别是，采用本发明装置的捕捞作业中，渔获物中商品规格虾夷扇贝占80％以上，其他类型的渔获物及杂物很少，具有很好的捕捞选择性。而且，本发明捕捞装置对于海域底质环境基本没有物理性扰动及破坏作用，很好地保护了底质生态环境，存留的其他规格扇贝可以得以继续生长和恢复，具有优良的可持续生产效果。

实施实例2，使用本捕捞装置捕捞底栖对虾。

某海域底质中具有大量的埋栖性对虾资源，捕获少量鲜活的该类对虾进行预先实验测定。可以惊扰起体长10厘米以上商品规格对虾的直流脉冲电场条件如下：电压0.01-2.50伏特/厘米，脉冲宽度0.2-40毫秒，频率1-30赫兹，作用距离9-20厘米。在前述惊扰电场作用下，该海域商品规格对虾逃逸距离为20-60厘米，逃逸速度为0.6-1.0米/秒，逃逸高度为25-50厘米。依据本发明专利说明附图，设计一型下潜式埋栖性对虾捕捞装置，姿态陀螺仪、测深声呐探头及控制系统封装在捕捞半艇内部，耐压防水深度为70米，艇艏下面正中位置采用石墨惰性电极，其宽度为1.5米，则捕捞半艇后部收集囊网网口宽度设定为3.0米。捕捞控制系统可以控制石墨惰性电极激发产生电压0.01-2.50伏特/厘米、脉冲宽度0.2-40毫秒、频率1-30赫兹的惊扰电场，控制石墨惰性电极距离水底的高度不大于9厘米，整体装置由伴随拖曳缆绳布设的电缆供电。在实际使用时，石墨惰性电极距离水底的高度以及惊扰电场可以根据实际对虾捕捞情况由上位机进行调整，以获得更好的捕捞效果。由上位机设定捕捞装置运行参数为，拖曳速度不低于2米/秒，与水底的高度距离不大于9厘米。姿态控制螺旋桨可以容许的承重能力为1吨，即对虾捕捞重量超过1吨时，捕捞半艇下壳面与水底距离过低，控制系统向上位机发出信号，即停止捕捞，上浮进行渔获物的清空处理，必要时可以采用拖曳船舶起网机等装备进行辅助作业。在实际使用时，也可以随时由上位机发出终止捕捞并上浮的指令。应用前述设计的捕捞装置在此海域进行底栖对虾的捕捞，效果良好，商品规格的对虾捕捞效率比传统物理惊扰式拖网捕捞提高15％以上。特别是，采用本发明装置的捕捞作业中，渔获物中商品规格对虾占70％以上，其他类型的渔获物及杂物很少，具有很好的捕捞选择性。而且，本发明捕捞装置对于海域底质环境基本没有物理性扰动及破坏作用，很好地保护了底质生态环境，存留的其他海洋生物可以得以继续恢复和生长，具有优良的可持续生产效果。

Claims (10)

1.一种下潜式的环境友好型水生底栖动物捕捞装置，其特征在于，包括捕捞半艇、惰性栅状电极、姿态感知陀螺仪、收集囊网、水滴流线型悬吊浮漂、控制系统、姿态控制螺旋桨、测深声呐探头、拖曳缆绳及伴随电缆、上位机和捕捞船舶；所述的捕捞半艇为一个倒置的半截潜水艇，捕捞半艇后部衔接收集囊网，并由连接于收集囊网后的水滴流线型悬吊浮漂悬吊于水体中；捕捞半艇艏鼻处由拖曳缆绳连接于水面上的捕捞船舶，仅由拖曳缆绳承载拖曳作业的拉力，用于供电及信号传递的电缆伴随拖曳缆绳而布设，捕捞装置的上位机位于捕捞船舶上；捕捞半艇内部设置捕捞装置的控制系统、姿态感知陀螺仪、测深声呐探头；捕捞半艇的上、下外壳不对称，下半部外壳更为凸出一些，从而水体中拖行运动时产生向下的压力迫使捕捞装置有下沉的趋势；四个姿态控制螺旋桨对称性地分布在捕捞半艇的四周，与姿态感知陀螺仪及控制系统一起反馈调节控制捕捞装置的姿态；惰性栅状电极位于捕捞半艇的艇艏下面正中间位置，其后经过弧状逐渐过渡的捕捞半艇下半部穹斜面通往收集囊网入口；惰性栅状电极、姿态感知陀螺仪、姿态控制螺旋桨、测深声呐探头均与控制系统相连，控制系统与上位机相连；捕捞装置的电场激发参数及运行参数，经过检测拟捕获目标底栖动物电生理学实验之后，通过上位机输入至捕捞装置的控制系统中，进而调控捕捞装置的捕捞作业过程。

2.根据权利要求1所述的一种下潜式的环境友好型水生底栖动物捕捞装置，其特征还在于，通过对捕捞装置的壳体设计及配重优化，使得捕捞装置整体密度略小于水，且稳心在重心之上，间距不小于30厘米，确保捕捞装置总是保持着捕捞半艇流线型外壳凸出面较大的一半为向下的正常姿态，且受到干扰时总是能够自动地恢复到正常姿态；当捕捞装置受到的干扰难以自动恢复正常姿态时，则控制系统接收到姿态感知陀螺仪的姿态异常数据，联合姿态控制螺旋桨，主动进行调整，迫使捕捞装置恢复至正常姿态。

3.根据权利要求1所述的一种下潜式的环境友好型水生底栖动物捕捞装置，其特征还在于，所述的姿态控制螺旋桨采用变频控制，每一个螺旋桨的转速、转向及其输出功率皆能单独调整，由控制系统所控制。

4.根据权利要求1所述的一种下潜式的环境友好型水生底栖动物捕捞装置，其特征还在于，所述的惰性栅状电极所激发的脉冲电场的参数设置，需要通过拟捕获目标底栖动物电生理学检测实验获得，过程如下：采用直流脉冲电场，将目标底栖动物对于电场的响应依次划分为如下五个等级：无感觉、有感觉尚可以忍受、有感觉且无法忍受必须逃避、有感觉却已经无法逃避尚不致死可恢复呈现麻痹状态、电击致死程度，其中第三个等级的电场就是惰性栅状电极应当采用的惊扰电场，经过实验获得目标底栖动物惊扰电场的电压、脉冲宽度、频率、作用距离四个参数，分别为v伏特/厘米、t毫秒、h赫兹、L厘米，在惊扰电场的作用下，实验获得目标底栖动物被电击惊扰后所逃逸的平均距离、速度、高度三个参数，分别为m厘米、w米/秒、n厘米。

5.根据权利要求4所述的一种下潜式的环境友好型水生底栖动物捕捞装置，其特征还在于，设惰性栅状电极的宽度为p厘米，惰性栅状电极与后半部收集囊网入口的前后距离小于m厘米，则收集囊网入口的宽度大于p+2m厘米；栅状惰性电极的位置在竖直方向可以进行调整，确保捕捞作业时惰性栅状电极与水底的距离不大于L厘米，通过上位机由控制系统进行设定和调控。

6.根据权利要求5所述的一种下潜式的环境友好型水生底栖动物捕捞装置，其特征还在于，取惊扰电场作用距离L厘米与目标动物被惊扰电场惊扰后逃逸的平均高度n厘米之间的最小者，作为实际捕捞作业时捕捞装置下壳面与海底的高度控制距离，重新命名为高度控制距离q厘米，则捕捞装置控制系统运行参数设置如下：将直流脉冲惊扰电场的电压v伏特/厘米、脉冲宽度t毫秒、频率h赫兹、作用距离L厘米、目标动物逃逸速度w米/秒、高度控制距离q厘米通过上位机输入至控制系统中，从而能够控制惰性栅状电极距离水底的高度不大于L厘米，并能够产生电压v伏特/厘米、脉冲宽度t毫秒、频率h赫兹的惊扰电场，并保持捕捞半艇下壳面距离水底的高度不大于q厘米、以不低于2w米/秒的速度在水底之上进行捕捞作业；从而被捕捞装置惊扰电场所惊起的目标底栖动物，向前、后、左、右无论哪个方向逃逸，皆会沿着捕捞半艇下半部穹斜面而落入收集囊网之中并被捕获。

7.根据权利要求1、2、3、4、5或6所述的一种下潜式的环境友好型水生底栖动物捕捞装置，其特征还在于，当收集囊网捕获足够多的目标动物之后，超过姿态控制螺旋桨的控制能力上限时，此时距离水底的高度会显著低于q厘米，控制系统给上位机发出起捕作业信号，并停止捕捞作业，由于缺乏拖曳运行过程中的下潜压力，在控制系统与姿态控制螺旋桨的联合作用下开始上浮，或者由拖曳捕捞船舶起网机协助起吊捕捞装置，清空收集囊网中的捕获物之后，即可开展下一次捕捞作业；当需要启动或者终止惊扰电场的激发，或者需要捕捞装置上浮、下潜作业时，由上位机向控制系统发出相应的动作信号，启动或者终止惊扰电场的激发，调控姿态控制螺旋桨的动作，迫使捕捞装置整体开始上浮或者下潜，或者由捕捞船舶起网机协助进行起吊上浮。

8.根据权利要求1、2、3、4、5或6所述的一种下潜式的环境友好型水生底栖动物捕捞装置，其特征还在于，收集囊网具有刚性支撑骨架；捕捞半艇的外壳采用耐压防腐蚀不锈钢材料或者高分子材料。

9.根据权利要求1、2、3、4、5或6所述的一种下潜式的环境友好型水生底栖动物捕捞装置，其特征还在于，捕捞半艇的外壳、螺旋桨电机及电路防水能力不低于100米的水深。

10.根据权利要求1、2、3、4、5或6所述的一种下潜式的环境友好型水生底栖动物捕捞装置，其特征还在于，惰性栅状电极为惰性栅状石墨电极，采用水平串列电极布置。

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