CN112956438B - 一种无网养殖声波船及其养殖方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种无网养殖声波船及其养殖方法，主要涉及无网水产养殖领域。利用推拉式电磁换能器原理产生机械能，敲击发声体产生低频声波，从而刺激鱼类发生声刺反应。若干组这样的发声船组成一个空间封闭的“声波围网”来进行水产养殖。无网养殖声波船包括若干个声波单元、船身机架6、船体浮筒7、锚泊系统8，声波单元包括声波发生模块1、系统控制模块2、供电模块3、缓冲密封机构4、声波单元仓体5等多种形式。本发明还提供一种应用无网养殖声波船的养殖方法：利用若干条声波船组成一个一周封闭且上下封闭的声波围网；然后设定各发声单元的敲击频率和振幅，与养殖鱼类的声敏感频率、声压相匹配；再利用声波围网的内部水体进行养殖。
Description
技术领域
本发明涉及一种无网养殖声波船及其养殖方法，主要涉及无网水产养殖领域。
背景技术
围网养殖是将鱼类圈养在水环境中养殖的模式。现有技术中，围网养殖均有一个实体状态的网，以便将养殖物限制在一定范围内。但这种实体状态的网毕竟具有网眼，针对不同大小的养殖物对应不同网眼大小的围网，而养殖物的种类，大小会随时变化，这就需要更换不同网眼大小的围网，还有实体状态的网破损率高，需要不定期更换，这些都增加了工作内容。此外，对于不规则的地形和水底面，实体状态的网空间上很不好布置。实体围网的存在也影响着围网内局部水环境和周围大的水环境的水体自由流动，不利于围网内污染物的扩散等。
1983年出版的期刊《海洋湖沼通报》中的文章“鱼类的发声、听觉及其在渔业上的应用”说到不同鱼类对一些特定音质、特定频率范围、特定强度范围的声音具有逃离和回避的行为反应。此外，2014年2月出版的期刊《应用海洋学学报》中的文章“大黄鱼的声刺激行为研究”提到不同年龄段的大黄鱼在一定声压范围且一定频率范围内具有敏感性，能够对声波发生条件反应，即具有避开声源位置的行为发生。还提到不同的波形对大黄鱼的不同影响，比如脉冲波比连续的正弦波对大黄鱼的刺激更强烈，大黄鱼的反应也更为强烈。
国内专利申请号为201910234106.0一种声波围网养殖系统及方法提供了一种声波发生模块组成围网进行养殖的结构和方法，但没有对声波发生模块的结构、浮体结构进行详细的说明，而现有技术如美国专利US5448968A,声波发生单元为低频换能器，但众所周知换能器消耗功率大，价格昂贵，不利于技术的推广应用。
发明内容
针对上述问题，本发明旨在提供一种无网养殖声波船，利用推拉式电磁换能器原理产生机械能，敲击发声体产生低频声波，从而刺激鱼类发生声刺反应。若干组这样的发声船组成一个空间封闭的“声波围网”来进行水产养殖。一种无网养殖声波船如图1所示包括若干个声波单元、船身机架6、船体浮筒7、锚泊系统8，声波单元包括声波发生模块1、系统控制模块2、供电模块3、缓冲密封机构4、声波单元仓体5；声波发生模块1具有电磁机械能生成单元101、回位机构102、敲击体103、发声体104、机架105以及腔体106；电磁机械能生成单元101具有可动部件和固定部件，其可动部件与敲击体103固定相连，电磁机械能生成单元101的固定部件与机架105固定；回位机构102套在敲击体103上部的杆身上，回位机构102上部与机架105固定，下部与敲击体103下部的敲击头固定；敲击体103下部穿过机架105的过孔；发声体104与腔体106固定连接或通过缓冲块相连，腔体106通过缓冲密封机构4缓冲式固定到声波单元仓体5上；系统控制模块2、供电模块3均固定设置在声波单元仓体5内；声波单元仓体5固定到船身机架6上，若干个船体浮筒7固定到船身机架6下部，船身机架6通过锚泊系统8固定在水中。系统控制模块2用于控制机械能生成模块101的敲击力度和敲击频率，声波发生模块1、系统控制模块2分别与供电模块3连接供电，工作时，电磁机械能生成单元101的可动部件带动敲击体103撞击发生体104发出声波，然后通过回位机构102回位(如此往复运动，产生一定频率和振幅的声波)。为方便维修，声波单元仓体5上部具有仓盖501。
如图2，无网养殖声波船具有声波有效覆盖范围，由于各相邻声波有效覆盖范围相互具有重叠部分，故若干条这样的声波船组成一个封闭的声波围网。由于各声波单元的有效范围相互重叠，有效范围从水面到水底，故不会存在“漏网”之鱼。
优选地，锚泊系统8为若干个单独的锚链、锚桩系统或组网的锚链、锚桩系统等。
敲击体103前端的敲击头撞击发声体104而产生声波，优选地，敲击体103前端的敲击头为较硬的橡胶或金属材质，配合件即发声体104为较软的非金属材质，这样“软硬搭配”配合在保证发生振动强度的同时还具有很好的耐久可靠性，与此同时，位于外侧的非金属材质的发声体104可以防止生锈，也具有很好的可靠性。
优选地，缓冲密封机构4采用折叠式非金属材质，具有防水和隔振作用。
优选地，该声波单元还具有若干个承力弹簧109，承力弹簧109有效的提高发声体104和敲击体103的配合振动，同时承力弹簧109还起到适当缓冲的作用，有利于系统的可靠性。
优选地，发声体104下部连接定向扩音结构110，可实现声波的定向传播。
优选地，声波发生模块的声波发射频率为200～2000Hz，声压为10pa～2000pa的脉冲波。优选地，养殖鱼类为石守科鱼类，尤其是大黄鱼，声波发生模块的发射频率为400～1000Hz，声压为10pa～1000pa的冲击波。
本发明还提供一种应用无网养殖声波船的养殖方法：
(1)利用若干条无网养殖声波船组成一个一周封闭且上下封闭的声波围网或构成一面上下封闭的声波墙，并与周围地形一起组成一个一周封闭且上下封闭的声波围网；
(2)设定各声波单元的敲击频率和振幅，与养殖鱼类的声敏感频率、声压相匹配；
(3)利用声波围网的内部水体进行水产养殖。
本发明还提供另一种应用无网养殖声波船进行声波围网养殖的方法：
根据养殖鱼类的不同而选择不同材质、不同厚度、不同大小的敲击体103前端敲击头以及发声体104。
本发明的有益效果为：采用成本较低的机械敲击方式在水下发出特定的声波，根据鱼类对敏感声波的回避和逃避行为，组成一个封闭的声波围网来进行水产养殖。无网养殖声波船的声波单元还具有共振腔体、承力弹簧、扩音结构等提高声波能量有用功的方式，显著的提高了能源使用效率。通过设置地形探测模块以及设定各个声波单元特定的敲击振幅，可以在保证养殖安全的同时提高能源利用效率。
此外，用户还可以通过手机、计算机等终端模块设定各声波单元的敲击频率和振幅，并实时掌握养殖环境信息，及时获取异常报警信息，并可以实时调整控制设备，实现水产养殖的科学养殖与管理。
附图说明
图1-图8为本发明第一实施例示意图，其中图1为声波船主视图、图2为仰视图、图3为声波船侧视图，图4为太阳能板布置图，图5-图8为声波围网示意图；图9为本发明第二实施例示意图，图10为本发明第三实施例示意图，图11为本发明第四实施例示意图，图12、图13为本发明第五实施例示意图。
具体实施方式
第一实施例
如图1-图4所示，一种无网养殖声波船，包括若干个声波单元、船身机架6、船体浮筒7、锚泊系统8，声波单元包括声波发生模块1、系统控制模块2、供电模块3、缓冲密封机构4、声波单元仓体5；声波发生模块1具有电磁机械能生成单元101、回位机构102、敲击体103、发声体104、机架105以及腔体106；电磁机械能生成单元101具有可动部件和固定部件，电磁机械能生成单元101为推拉式电磁换能器，其中可动部件即铁芯部件与敲击体103固定连接，固定部件即电磁换能器线圈部件与机架105固定连接。回位机构102套在敲击体103上部的杆上，回位机构102上部与机架105固定，下部与敲击体103下部的敲击头固定；敲击体103下部穿过机架105的过孔；发声体104与腔体106固定连接或通过缓冲块相连，腔体106通过缓冲密封机构4缓冲式固定到声波单元仓体5上；系统控制模块2、供电模块3均固定设置在声波单元仓体5内；声波单元仓体5固定到船身机架6上，若干个船体浮筒7固定到船身机架6下部，船身机架6通过锚泊系统8固定在水中。系统控制模块2用于控制机械能生成模块101的敲击力度和敲击频率，声波发生模块1、系统控制模块2分别与供电模块3连接供电，工作时，电磁机械能生成单元101的可动部件带动敲击体103撞击发生体104发出声波，然后通过回位机构102回位(如此往复运动，产生一定频率和振幅的声波)。为方便维修，声波单元仓体5上部具有仓盖501。
在该船身机架6两端各设置一套声波单元。
船身机架6顶部具有倾斜放置的太阳能板，可为供电模块3输送电力。
如图5、图6，无网养殖声波船具有声波有效覆盖范围，由于各相邻声波有效覆盖范围相互具有重叠部分，故若干条这样的声波船组成一个封闭的声波围网。由于各发生单元的有效范围相互重叠，有效范围从水面到水底，故不会存在“漏网”之鱼。
对于仅有一个进出水口的半包围湾区地形的情况，如图7、图8，无网养殖声波船的声波单元设置为在半包围水体出水口即坳口处呈直线排列形式，所述各船上的声波发生模块1产生的有效声波网能能够有效覆盖坳口上下左右的水体断面，与坳口内的围挡物共同形成一个封闭水域，此时锚泊系统8具有横锚链8-1和纵锚链8-2，分别从两个方向固定无网养殖声波船。
该声波船的船身机架6顶部还具有若干块太阳能板，将电力储存在供电模块3内。
为避免运动部件工作造成局部气压过高而影响整体工作，声波单元还具有通气机构107，通气机构107为中空结构，下部连通到声波单元仓体5内，上部具有回弯结构并与大气相通，上部通气孔位于船身机架6的高处并固定，工作时高于水面若干米，通气机构可保证通气的情况下避免水及异物侵入。
该无网养殖声波船还具有工作监控模块、通信模块和终端模块，终端模块(包括并不限于手机、平板、计算机等)可实时显示声波信息和养殖工作信息并能够通过终端模块、通讯模块、系统控制模块依据工作人员的指令或自动程序控制调整声波发生模块的敲击力度和敲击频率等。船身机架6为金属构件，充当通信模块的天线。
该无网养殖声波船还具有地形探测模块9，地形探测模块固定在声波单元仓体5下部，可探测水底和水体四周的地形，并将结果反馈给系统控制模块。
本实施例还提供一种应用无网养殖声波船的养殖方法：
(1)地形探测模块9探测水底和水体四周的地形，并将结果反馈给系统控制模块；
(2)系统控制模块2自动或通过终端模块手动设定各个声波单元特定的敲击振幅，确保养殖水体覆盖范围内的任意位置均具有足有的声波强度；
有益效果：采用成本较低的机械敲击方式在水下发出特定的声波，易于推广应用。共振腔体提高了声波能量利用效率。通过设置地形探测模块以及设定各个声波单元特定的敲击振幅，可以在保证养殖安全的同时提高能量利用效率。
第二实施例
一种无网养殖声波船，包括若干组如图9(主要体现不同于第一实施例的结构，省略船身机架6、船体浮筒7、锚泊系统8)所示的声波单元，该声波单元包括声波发生模块1、系统控制模块2、供电模块3、缓冲密封机构4、声波单元仓体5；声波发生模块1具有电磁机械能生成单元101、回位机构102、敲击体103、发声体104、机架105以及腔体106；总体方案同第一实施例，不同之处为该声波单元还具有弹性密封机构108，弹性密封机构108一端连接发声体104，另一端连接腔体106。
有益效果为：发声体104可以单独进行振动而无需带动106振动，提高了能量利用效率。
第三实施例
一种无网养殖声波船，包括若干组如图10(主要体现不同于第二实施例的结构)所示的声波单元，该声波单元包括声波发生模块1、系统控制模块2、供电模块3、缓冲密封机构4、声波单元仓体5；声波发生模块1具有电磁机械能生成单元101、回位机构102、敲击体103、发声体104、机架105以及腔体106、弹性密封机构108；总体方案同第二实施例，不同之处为该声波单元还具有若干个承力弹簧109和限位柱111。承力弹簧109空套在限位柱111上，承力弹簧109上端与机架105固定，下端与发声体104固定。限位柱111上端与机架105固定，下端可分离的靠在发声体104上。
安装时，发声体104通过承力弹簧109拉伸靠在限位柱111下端，敲击时，敲击体103带动发声体104下行，承力弹簧109继续拉伸，敲击完成后，敲击体回位，承力弹簧109带动发声体104回位，如此往复运动。
有益效果为：单独设置承力弹簧109可有效的减轻弹性密封机构108的负荷，有利于系统长时间使用的可靠性。
第四实施例
一种无网养殖声波船，包括若干组如图11(主要体现不同于第三实施例的结构)所示的声波单元，该声波单元包括声波发生模块1、系统控制模块2、供电模块3、缓冲密封机构4、声波单元仓体5；声波发生模块1具有电磁机械能生成单元101、回位机构102、敲击体103、发声体104、机架105以及腔体106、弹性密封机构108、承力弹簧109和限位柱111，整体结构及各部件同第三实施例，唯一的区别是该声波单元还具有喇叭状扩音结构110，所述喇叭状扩音结构110位于发声体104下部并与发声体104固定连接，定向扩音结构110类似于喇叭的功能，可实现声波的定向传播。
有益效果为：单独设置定向扩音结构110可有效的将腔体106的声波集约定向传播，从而更好的提高了声波的指向性，还通过扩音效果提高了能量利用效率。
第五实施例
一种无网养殖声波船，如图12(主要体现不同于第一实施例的结构，省略船身机架6、船体浮筒7、锚泊系统8)，包括若干个声波单元、船身机架6、船体浮筒7、锚泊系统8，所述声波单元包括声波发生模块1、系统控制模块2、供电模块3、缓冲密封机构4、声波单元仓体5；声波发生模块1具有电磁机械能生成单元101、回位机构102、敲击体103、发声体104、腔体106、通气机构107、弹性密封机构108、承力弹簧109、限位柱111，该声波单元还具有固定块112、浮动机架承力弹簧113、定位环114、浮动机架115、发声体缓冲扩音部件116。所述承力弹簧109空套在限位柱上，承力弹簧109上端与浮动机架115固定，下端与发声体104固定；限位柱111上端与浮动机架115固定，下端可分离的靠在发声体104上。电磁机械能生成单元101具有可动部件和固定部件，其中可动部件与敲击体103固定连接，固定部件与浮动机架115固定连接。回位机构102套在敲击体103上部的杆上，回位机构102上部与浮动机架115固定，下部与敲击体103下部的敲击头固定；敲击体103下部穿过浮动机架115的过孔；发声体104与腔体106通过弹性密封机构108相连，腔体106通过缓冲密封机构4缓冲式固定到声波单元仓体5上；系统控制模块2、供电模块3均固定设置在声波单元仓体5内，通气机构107固定在声波单元仓体5上并联通其内腔。承力弹簧109上端与浮动机架115固定连接，下端与发声体104固定连接。限位柱111上端与浮动机架115固定连接，下端可分离的靠在发声体104上；固定块112与腔体106固定连接，浮动机架承力弹簧113上端与固定块112固定连接，下端与浮动机架115固定连接，定位环114与浮动机架115配合，并能随浮动机架115一起在腔体106内壁上下移动；发声体缓冲扩音部件116与发声体104可拆卸式连接，起到缓冲冲击作用并方便更换。
如图13，所述通气机构107包括上盖帽107-1、通气板107-2、安装座107-3、弹簧107-4，所述上盖帽107-1与安装座107-3搭接配合，弹簧107-4具有一定的压力，通气板107-2平时处于常闭状态，当声波单元仓体5压力大时，可顶开通气板107-2通气，压力平衡后在弹簧107-4压力的作用下，使通气阀107处于闭合状态。
工作时，电磁机械能生成单元101的可动部件带动敲击体103撞击发生体104发出声波，然后通过回位机构102回位(如此往复运动，产生一定频率和振幅的声波)，敲击体103带动发声体104下行，承力弹簧109继续拉伸，敲击完成后，敲击体回位，承力弹簧109带动发声体104回位，如此往复运动。浮动机架承力弹簧113使得浮动机架115能够处于“浮动”状态，从而减少了不必要的振动，提高了敲击系统的能量利用率，同时减少了对电磁机械能生成单元101的刚性冲击，提高了使用寿命。
Claims (10)
1.一种无网养殖声波船，包括若干个声波单元、船身机架(6)、船体浮筒(7)、锚泊系统(8)，其特征在于所述声波单元包括声波发生模块(1)、系统控制模块(2)、供电模块(3)、缓冲密封机构(4)、声波单元仓体(5)；声波发生模块(1)具有电磁机械能生成单元(101)、回位机构(102)、敲击体(103)、发声体(104)、机架(105)以及腔体(106)；电磁机械能生成单元(101)具有可动部件和固定部件，电磁机械能生成单元(101)为推拉式电磁换能器，其中可动部件即铁芯部件与敲击体(103)固定连接，固定部件即电磁换能器线圈部件与机架(105)固定连接；回位机构(102)套在敲击体(103)上部的杆上，回位机构(102)上部与机架(105)固定，下部与敲击体(103)下部的敲击头固定；敲击体(103)下部穿过机架(105)的过孔；发声体(104)与腔体(106)固定连接或通过缓冲块相连，腔体(106)通过缓冲密封机构(4)缓冲式固定到声波单元仓体(5)上；系统控制模块(2)、供电模块(3)均固定设置在声波单元仓体(5)内；声波单元仓体(5)固定到船身机架(6)上，若干个船体浮筒(7)固定到船身机架(6)下部，船身机架(6)通过锚泊系统(8)固定在水中。
2.根据权利要求1所述的无网养殖声波船，其特征在于所述船身机架(6)两端各设置一套所述声波单元。
3.根据权利要求1所述的无网养殖声波船，其特征在于所述声波单元设置为在半包围水体出水口即坳口处呈直线排列形式。
4.根据权利要求1所述的无网养殖声波船，其特征在于所述声波单元还具有通气机构(107)，所述通气机构(107)为中空结构，下部连通到声波单元仓体(5)内，上部具有回弯结构并与大气相通或者所述通气机构(107)包括上盖帽(107-1)、通气板(107-2)、安装座(107-3)、弹簧(107-4)，所述上盖帽(107-1)与安装座(107-3)搭接配合。
5.根据权利要求1所述的无网养殖声波船，其特征在于该声波单元还具有弹性密封机构(108)，弹性密封机构(108)一端连接发声体(104)，另一端连接腔体(106)。
6.根据权利要求1所述的无网养殖声波船，其特征在于该声波单元还具有若干个承力弹簧(109)和限位柱(111)，所述承力弹簧(109)空套在限位柱(111)上，承力弹簧(109)上端与机架(105)固定，下端与发声体(104)固定；限位柱(111)上端与机架(105)固定，下端可分离的靠在发声体(104)上。
7.根据权利要求1所述的无网养殖声波船，其特征在于该声波单元还具有喇叭状扩音结构(110)，所述喇叭状扩音结构(110)位于发声体(104)下部并与发声体(104)固定连接。
8.根据权利要求1所述的无网养殖声波船，该无网养殖声波船还具有工作监控模块、通信模块和终端模块，终端模块可实时显示声波信息和养殖工作信息并能够通过终端模块、通讯模块、系统控制模块依据工作人员的指令或自动程序控制调整声波发生模块的敲击力度和敲击频率；其特征在于船身机架(6)为金属构件，充当通信模块的天线。
9.一种无网养殖声波船，包括若干个声波单元、船身机架(6)、船体浮筒(7)、锚泊系统(8)，其特征在于所述声波单元包括声波发生模块(1)、系统控制模块(2)、供电模块(3)、缓冲密封机构(4)、声波单元仓体(5)；声波发生模块(1)具有电磁机械能生成单元(101)、回位机构(102)、敲击体(103)、发声体(104)、腔体(106)、通气机构(107)、弹性密封机构(108)、承力弹簧(109)、限位柱(111)，该声波单元还具有固定块(112)、浮动机架承力弹簧(113)、定位环(114)、浮动机架(115)、发声体缓冲扩音部件(116)；所述承力弹簧(109)空套在限位柱上，承力弹簧(109)上端与浮动机架(115)固定，下端与发声体(104)固定；限位柱(111)上端与浮动机架(115)固定，下端可分离的靠在发声体(104)上；电磁机械能生成单元(101)具有可动部件和固定部件，其中可动部件与敲击体(103)固定连接，固定部件与浮动机架(115)固定连接；回位机构(102)套在敲击体(103)上部的杆上，回位机构(102)上部与浮动机架(115)固定，下部与敲击体(103)下部的敲击头固定；敲击体(103)下部穿过浮动机架(115)的过孔；发声体(104)与腔体(106)通过弹性密封机构(108)相连，腔体(106)通过缓冲密封机构(4)缓冲式固定到声波单元仓体(5)上；系统控制模块(2)、供电模块(3)均固定设置在声波单元仓体(5)内，通气机构(107)固定在声波单元仓体(5)上并联通其内腔；承力弹簧(109)上端与浮动机架(115)固定连接，下端与发声体(104)固定连接；限位柱(111)上端与浮动机架(115)固定连接，下端可分离的靠在发声体(104)上；固定块(112)与腔体(106)固定连接，浮动机架承力弹簧(113)上端与固定块(112)固定连接，下端与浮动机架(115)固定连接，定位环(114)与浮动机架(115)配合，并能随浮动机架(115)一起在腔体(106)内壁上下移动；发声体缓冲扩音部件(116)与发声体(104)可拆卸式连接。
10.根据权利要求1所述的无网养殖声波船的养殖方法，其特征在于所述方法为：
(1)利用若干条无网养殖声波船组成一个一周封闭且上下封闭的声波围网或构成一面上下封闭的声波墙，并与周围地形一起组成一个一周封闭且上下封闭的声波围网；
(2)设定各声波单元的敲击频率和振幅，与养殖鱼类的声敏感频率、声压相匹配；
(3)利用声波围网的内部水体进行水产养殖。
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Denomination of invention: A meshless aquaculture sonic boat and its breeding method Effective date of registration: 20230926 Granted publication date: 20221101 Pledgee: Zhejiang Dongtou Wenzhou rural commercial bank Limited by Share Ltd. Pledgor: Huangyudao Marine Fishery Group Co.,Ltd. Registration number: Y2023330002189 |