虾塘移动式投饵系统设计与实验

发布时间：2020-05-03 12:40

【摘要】：为了满足市场的需要,国内有大量的南美对虾养殖场,每天要对虾进行多次投喂,基本上都是以人工投饵为主,工人绕虾塘抛洒饵料,劳动强度大,工作效率低。人工无法实现均匀投饵,对饵料的浪费大,饵料堆积严重,很多残留的饵料还会污染水体,使虾类感染病毒;而现有的撞击抛料投饵机对饵料的撞击力极大,会导致饵料破碎率高,破碎的饵料同样会污染水体,无法用于虾塘投饵。目前市场上也有一些为虾塘投饵而专门研发的移动式投饵设备,有些是直接把撞击抛料投饵设备放置在船体上进行投饵,还有些是直接把现有投饵机去掉抛料机构放置在浮体上投饵,这些创新都没有解决饵料破碎率高和饵料抛洒效率低两个核心问题。针对以上现状,研发了虾塘移动式投饵系统,实现低破碎率和均匀高效抛饵。根据虾塘投饵的需求,确定移动式投饵方案,投饵机使用螺旋送料方式送料、360度抛料盘抛料。采用双体船式移动平台,使用双螺旋桨推进,按键式遥控器控制投饵系统工作。为获得低扭矩、高输送效率的送料机构,通过理论计算对比相同规格的刚性送料轴和柔性送料轴的工作扭矩、送料效率。计算得出使用相同尺寸送料轴,柔性送料轴的扭矩为刚性送料轴扭矩的71.68%,且柔性送料轴的送料效率提高了11%,因此选用柔性送料轴输送饵料。使用Solidworks软件对送料轴进行有限元分析。设计送料轴对比送料实验,实验测得柔性送料轴比刚性送料轴提高送料效率6.44%。为了设计低破碎率和高抛洒效率的抛料盘,应用ADAMS软件对现有抛料盘进行了仿真研究,获得影响破碎率、均匀性和抛洒范围大小的初步机理。在此基础上设计了新的抛料盘——闭式抛料盘。制作投饵机样机进行饵料破碎率和抛洒距离测试,通过实验测得闭式抛料盘的抛料破碎率比传统的抛料盘降低了70%,饵料抛洒更均匀,抛洒范围增加了100%。为了实现移动投饵,设计了双体船,根据双体船的载荷和设备大小计算确定了双体船的结构尺寸。为了保证船体的稳定性,合理布局了设备位置。结合双体船参数和2m/s的设计航速进行推进器功率计算,使用双180W推进器能够满足要求。最后设计了投饵机和双体船的控制系统,使投饵机的投饵速度与双体船的行驶速度匹配,同时满足虾在不同养殖阶段投饵量可调。实验测得船速以2m/s航行时能够在4min内完成7亩虾塘所需饵料的投放。该投饵系统样机在虾塘进行了长时间工作性能测试,测试结果表明该虾塘移动式投饵系统投饵均匀、破碎率低和效率高,满足养殖场对虾类养殖的投饵要求,具有较广阔的应用前景和推广价值,为将来的自动化养殖和智能化养殖奠定了基础。
【图文】：

投饲,工厂化,水产养殖

等设计了工厂化水产养殖自动投饲系统。该投饵系统用于室内工厂化养殖，，主要由轨道行走系统、投饲装置、电力系统和控制系统等组成，如图1-1所示。其基本原理为：在鱼池上方架设H 型钢轨道，在轨道上对应每个鱼池设置相应的定位识别点，投饲装置沿轨道行走到识别点后，根据自动控制系统发出的投饲指令，完成相应的投饲动作。下料口启闭和开度主要由拉压力传感器配合步进电机控制，从而精确控制投饲速度和投饲量。该投饵设备既可以养鱼又可以养虾，但是仅限于室内工厂化室内养殖，不适合现有虾类养殖场。1.轨道 2.滑触线 3.集电器 4.行走滑车 5.直流电机 6.拉压力传感器7.料仓 8.下料机构 9.定位传感器 10.随机控制箱 11.终端控制箱图1-1 工厂化水产养殖自动投饲系统Fig.1-1 Factory aquaculture automatic feeding system1.2.2 浮体式移动投饵系统浮体式移动投饵系统研究的比较多，也有较多的方案。主要有江苏大学的河蟹养殖船载自动均匀投饵系统[22]，上海海洋大学的一种双轴多口落料投饵机[23,24]和双盘对称抛料投饵机[25,26]等。孙月平、赵德安等设计了河蟹养殖船载自动均匀投饵系统[22]

河蟹养殖,投饵,船载

也是抛料盘撞击抛料，导致饵料破碎率很大，不适合养虾，送料机构是一个下料器，可以借鉴。图1-2 河蟹养殖船载自动均匀投饵系统Fig.1-2 Boat base automatic uniform bait casting system for crabs feeding上海海洋大学的一种双轴多口落料投饵机[23,24]，如图1-3所示，该投饵系统主要由投饵机、浮体和牵引绳组成，该投饵系统没有行走能力，根据养殖现场情况可以由不同的动力装置牵引。工作时下料电机驱动两侧的单输入双输出的同转向减速器，单输入双输出的同转向减速器的输入轴上齿轮与输出轴上齿轮通过中间齿轮实二级现减速传动并保证两输出轴和输入轴的转向相同以实现双轴同向运送饵，减速器驱动两平行下料管内螺旋送料轴，料箱内的饵料从两平行下料管的 6个均布小进料口进入到下料管内，管下端相互错开的落料口使得饵料在行走方向上均匀落下，右边对称布置的机构以同样的方式工作，投饵机就能在指定区域内均匀投饵
【学位授予单位】：上海海洋大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：S969.3

【参考文献】