海洋牧场智能化浮式聚鱼装备研发与现场试验

海洋牧场是减缓我国近海渔业资源衰退,实现可持续利用的重要抓手,鱼类行为控制是海洋牧场高效运行的四大关键技术之一。为满足海洋牧场系统化渔业生产和管理的需要,研制了一种可业务化运行的智能化浮式聚鱼装备。该装备以无线网桥为通信核心,运用继电器组分别控制水下监控系统、声音驯化系统、定量投饵系统、传感器等,解决了开放式海域鱼类行为的驯化与控制问题。为解决驯化中出现的自相残杀和鱼类生长的"马太效应",研发了柔性分级驯化栅,通过使用前后效果的对比分析发现能够明显提高驯化效果。所研发装备在象山港海洋牧场以黑鲷为对象进行了全过程试验,针对核心区和周边三个对比区进行了长周期调查,现场试验结果表明了其有效性,能够有效提升鱼类行为控制水平,为最终实现海洋牧场的高效运行提供了坚实支撑。     

池塘摇摆式水动力装置的研发与试验

为解决池塘增氧装置水动力形成能力不足的问题,提出了一种新的设计方案。新设计基于双向输出传动机构原理,利用破水叶轮及空气中低阻偏心块的复合作用,在保障增氧能力的同时提升水动力影响范围,并对该摇摆式水动力装置在池塘的影响范围和增氧能力进行了测试。结果表明:该装置可以将水动力影响范围提升至4670 m2以上,高于3 k W和1.5 k W的叶轮式增氧机;同时在1.5 k W能耗下增氧能力为2.67 kg/h,并能达到3 k W叶轮式增氧机的66.7%,符合国家标准中对于1.5 k W增氧机的增氧能力要求。研究表明,新装置的水动力形成能力有明显提升,能够更好地解决池塘水产养殖增氧过程中水体循环能力不足的问题。     

鲤鱼三维建模及流场受力数值计算

将鱼体和鱼鳍整体作为研究对象进行流场中受力分析对于研究鱼类本身高游动效率机理和仿生应用具有重要意义。以鲤鱼为研究对象,通过对鱼体的形体模型数学化,将特征数据导入FLUENT三维软件,结合鲤鱼的运动与形体特征进行建模,并将其模型置于来流方向平行于鱼体的流场中进行力学有限元数值计算。计算中物理场采用中心差分插值方法,流动模型采用标准两方程模型,结合具体参数进行了推导计算。通过计算发现X方向上所受阻力贡献度排名前三分别为鱼头部分的45%、鱼主体部分的29%以及鱼胸鳍部分的14%;鱼体部分在Y方向上所受升力贡献度排名前三分别为鱼胸鳍部分的47%、鱼主体部分的29%以及头部的14%;总合力为（-7.88×10-3, 2.00×10-3,-5.87×10-5）N。计算结果表明在设计中考虑升力时应主要着重于鱼的前鳍以及鱼体部分的设计,考虑运行阻力时应着重于鱼头以及鱼体部分的设计。数值计算结果为仿生机器鱼的结构设计提供了一个良好的力学基础,对于提高仿生机器鱼的运动控制水平具有较好的指导价值。     

精准投饲机送料精度仿真与分析

针对上海海洋大学研制的精准投饲机,运用CFX仿真分析结合单因素试验和正交试验,研究了投饲机送料管筒的倾角和长度以及饲料在管筒入口速度对测量精度的影响。单因素试验发现精准投饲机称重装置测得的饲料质量流量受送料管筒的倾角α、筒长L以及管筒入口处的饲料速度v0影响;以此为依据设计的正交试验得到精准投饲机送料管筒的最佳参数应为:送料管筒倾角为38°,筒长为410 mm,管筒入口处的饲料速度为0. 32 m/s,在这样的参数下能获得最好的测量精度;由极差分析得到各结构参数对测量精准度影响的主次顺序,送料管筒入口处的饲料速度是影响测量精度的最主要因素,送料管筒安装倾角对精度的影响次之,送料管筒筒长对精度的影响最小。     

蟹塘梳草船驱动系统设计与试验

水草管理是河蟹养殖的重要环节,为降低水草收集设备操控劳动强度,降低人员使用量,研发梳草船的风机驱动系统。该驱动系统主要由风机叶片、防护装置、支架、电机、减速传动和防水密封罩等组成。通过CFD流体仿真计算并验证实体船的阻力情况,进行风机选型,其额定功率为1 100 W,工作电压48 V,叶片最大宽度100 mm,叶根倾斜角28°,设计具有自锁功能的转向系统。使用该驱动系统在河蟹养殖塘进行测试表明：48 V/24 Ah动力电池下其连续工作时间为1.5 h;无水草情况下空载和满载船速分别为1.14和0.43 m/s;轻度水草（水草顶端距离水面>3 cm且<8 cm）情况下空载和满载的最大船速分别为1.06和0.26 m/s;密集水草（水草顶端距离水面≤3 cm）情况下空载和满载的最大船速分别为0.71和0.12 m/s,同时可以保持前进姿态持续打捞水草;平均转弯半径1.2 m。现场应用表明该驱动系统满足蟹塘实际水草环境下梳草船的驱动需求,单位时间内与人工清理水草质量相比提高94.3%,为实现自动化水草管理打下了基础。     

泸糯8号在兰溪市种植表现和栽培技术要点

引进泸糯8号在兰溪市进行试种,结果发现泸糯8号穗大、穗粒多、穗粒重,抗病性强,产量高,适宜在兰溪北部丘陵地带栽培。为促进泸糯8号的推广应用,介绍了其种植表现及高产栽培技术要点。     

虾蟹塘投饵船三叶螺旋桨设计及水动力仿真分析

摘 要：为提高虾蟹塘投饵船投饵精确率,降低工作能耗,增加工作稳定性及可靠性,本文提出了一种针对虾蟹塘投饵船三叶螺旋桨的设计与水动力仿真实验。首先根据船体尺寸和整体功耗上限确定三种适宜虾蟹塘投饵船所搭载的螺旋桨直径尺寸分别为0.05m、0.06m和0.07m,并以船舶螺旋桨射流理论方程和叶片边缘点坐标方程为基础,通过叶片边缘三维坐标生成三维叶片曲线,从而建立螺旋桨三维模型。进而应用AnsysCFD软件,采用雷诺平均Navier-Stokes(RANS)方程以及SST k-ω湍流模型构建水动力仿真实验,分析螺旋桨最大轴向射流速度与平均轴向射流速度之间的误差,通过分析各螺旋桨叶片截面压力、转速以及平均轴向射流速度之间的关系来获得具有较好敞水性能的螺旋桨。最后通过虾蟹塘实地实验,分析实际船速与最大轴向射流速度之间的误差验证螺旋桨设计的可靠性,同时在满足虾蟹塘投饵船船速、船体推力以及整体功耗的情况下,以螺旋桨工作效率为实验指标,对比在不同转速下各直径螺旋桨的实际工作效率。结果表明：本文针对虾蟹塘投饵船螺旋桨的设计方法是可行的,实际船速与最大轴向射流速度之间的误差小于10%,同时,虾蟹塘投饵船在搭载直径0.07m螺旋桨、转速3500r/min时,螺旋桨工作能耗为135W,最高平均船速为1.46m/s,工作效率达70.9%。     

海洋牧场鱼类驯化装置设计与试验

当前海洋牧场鱼类驯化以人工操作为主,鱼类自动驯化是建设高效海洋牧场运行模式的重要技术措施。根据部分鱼类具有趋声性或趋光性习性,设计了能定时播放声音和开启灯光、同时配合饵料定时定量供应的鱼类驯化装置。通过无线水下视频监控和定位通讯,实现对驯化效果监控和远程控制。实际试验中,以黑鲷鱼苗为研究对象,经过30 d的驯化,在播放声音和开启灯光后,黑鲷幼苗集群效果明显。试验结果表明该驯化装置的驯化效果明显,声音、光线、饵料供应、能量供应系统等工作正常,达到了设计要求,为海洋牧场鱼类自动驯化提供了有效的装备支撑。     

基于EVA的鱼类音响驯化装置设计与实验

针对海洋牧场增殖放流过程中的驯化需求,为提高有效性、可靠性和操作方便性,设计基于EVA材料的鱼类音响驯化装置,并进行装置的应用实验。以EVA实心材料为浮体,设计集远程控制、音响驯化和鱼类行为监控于一体的鱼类驯化装置整体结构;根据驯化饵料的特点确定料箱底部的自然下料角度,采用螺旋控料装置实现饵料按需均匀投料,每分钟下料量113 g;系统总体平均日耗电量27.47 Wh,设计满足连续阴雨13 d正常工作的太阳能供能系统。经计算装置稳心高度0.37 m满足规范要求,横摇固有周期2.3 s避开了波浪主能量频率,表明装置有较好的随浪运动特性;以条石鲷(Oplegnathus fasciatus)为对象进行音响驯化实验,实验表明：经25次驯化,以驯化点直径1 m范围鱼群聚集率40%为标准,对照池聚集持续时间为28 s,简易驯化实验池聚集持续时间为115 s,集成式驯化实验池聚集持续时间为473 s;从鱼群聚集率变化角度,简易驯化实验池驯化12次后趋于平稳,约为49%,最终为58%,集成式驯化实验池驯化8次后趋于平稳,约为95%,最终达到了99%。所研发装置在网箱和开放海域进行了应用,良好的效果显示...     

船载投饵装置平衡抖料系统设计与试验

针对船载虾塘投饵装置直接搭载传统投饵机导致破碎率高、下料过程中船体重心偏移大影响螺旋桨吃水深度等问题,设计了一种船载专用投饵装置平衡抖料系统。该系统利用电机带动偏心轮转动产生周期变化的高低差,通过多个支撑架复合式作用使饵料箱体整体平衡抖动,保障均匀下料的同时降低饵料破碎率;采用系统固定支点位置可调的整体抖动下料方式,实现较长距离无损饵料输送,解决了投喂过程船体因重心位置变化大导致尾部驱动部分吃水线变化幅度过大的问题,使得螺旋桨驱动效能更加稳定。通过抖料系统机构数学模型,获得了振动系统最优偏心量;采用力矩平衡方程进行了抖料装置支架最佳点位置分析;开展了电机能耗测试以及转动支架与料箱坡角设计。计算分析得：当偏心量为1.2mm,支点位置（-40,0）时,以额定转速2600r/min直流电机作振动源电机,实际工作功率低于80W,下料速率接近均值1.63kg/min。现场试验表明：与料箱置于尾部相比,船体驱动部分满载和空载吃水变化由10.2cm减小为7.3cm;该投饵装置正常工作速度平均1.03m/s,下料均匀,破碎率低。该系统适应于现场环境,生产和维护成本低,结构简单可靠,便于推广应用,具有较高的实用价值。