拖網加工漁船吸魚裝置的方案設計*

周重光，周小敏，史曉敏

(1.舟山隆昇船業有限公司，浙江 舟山 316000;2.浙江海洋學院 船舶與海洋工程學院，浙江 舟山 316004)

1 前言

吸魚泵種類繁多，大致可分為:射流魚泵、離心魚泵、潛水魚泵和真空魚泵等。

射流吸魚泵(采用文杜里管效應):美國“ETI”公司在1988年研究成功擁有專利權的SILKSTREAM射流吸魚泵。世界范圍內至今已有200多臺泵還在使用中，遍及挪威、蘇格蘭、愛爾蘭、希臘、馬耳他，加拿大、智利、美國、新西蘭、菲律賓和我國臺灣省等世界各地的養殖場。該泵可用來輸送活的鯰魚、蝦、海鱸、海鯛、羅非魚、鰻魚、鮭魚等魚類。

氣力吸魚泵:我國20世紀60年代，上海漁業機械儀器研究所和浙江省海洋水產研究所研制成功了氣力吸魚泵。它利用羅茨鼓風機在整個管路系統中抽風，當系統風速高于魚的懸浮速度時，魚貨隨風氣流吸入，再經擴容器進入卸料口排出。經試驗可抽吸冰鮮黃魚、帶魚、鰳魚、墨魚，但不能抽吸活魚，且鼓風機噪聲大且機件易腐蝕，只做“海上過鮮”用。

離心式吸魚泵:離心式吸魚泵像1臺離心水泵，靠葉輪的高速運轉將魚抽吸上來。20世紀50年代美國馬可公司就已研制成功離心式潛水吸魚泵。它是利用液壓原理驅動泵的葉輪旋轉來抽吸漁獲物，離心式吸魚泵一般不能抽吸活魚。

真空吸魚泵:國外吸魚泵的研制工作早在20世紀五、六十年代就開始了，普遍采用真空技術來卸載魚貨。如荷蘭KUBBE公司試制成功的真空吸氣卸魚裝置，抽吸魚貨量達到20～80 t/h。

當時的蘇聯海洋與漁業研究所研制成功使用真空泵的水力壓氣輸魚裝置，吸魚量達60 t/h。丹麥“IRAS”公司生產的真空吸魚泵被挪威、法國、冰島、愛爾蘭、加拿大等國應用。大型PV系列真空吸魚泵達500 t/h，小型的可在工廠化養殖池中用來輸送小魚、小蝦等。挪威的坦道斯公司(TENDOS)和CFLOW公司生產的真空吸魚泵都有較高的知名度。美國“ETI”公司(Environmental Technologes.Inc)生產的TRANSVAC型真空吸魚泵的抽吸量從300～360 t/h，功率從23～190 kW，且魚體不受損傷［1］。

近年來隨著國內遠洋漁業產業的快速發展，國內遠洋漁業企業和科研院所合作，進行了很多國外吸魚產品的國產化研究工作，本公司長期對國外吸魚裝置進行跟蹤研究，并進行了拖網漁船吸魚裝置的國產化研發，該項研究對提升我國遠洋漁船加工裝備的國產化水平，具有現實意義。

2 方案設計及總體結構布置

2.1 用黑箱法尋找總功能的轉換關系

用“黑箱”來表達設計任務，設計過程為逐步打開黑箱，確定其內部結構，實現輸入量轉化為輸出量的過程，如圖1所示［2］。

圖1 仿生餌料裝置的“黑箱”示意圖

2.2 總功能分解

(1)總功能分解的依據 機器一般由五部分組成:動力系統、傳動系統、執行系統、控制和支撐系統。其技術過程通常是:原動機→傳動→控制→執行機構，而這四部分都安裝在支撐部件上。為表示這種技術過程和周圍環境關系，用技術流程圖來表示，如圖2所示。此技術流程圖已較清楚地將機器的技術輪廓展示出來，可直接求得總功能的解，并為總功能的分解提供了可靠的依據。

圖2 技術流程圖

(2)總功能的分解 將總功能分解為一級、二級分功能，二級分功能若還找不出解，可繼續往下分解，直到找到相應的原理解為止。

2.3 建立功能結構圖

建立總功能與一、二級分功能的功能結構圖，如圖3所示。

圖3 功能結構圖

2.4 原理解法和原理解組合

功能結構圖建立后，就可尋找各功能單元的解，然后用形態學矩陣法對功能元的解進行組合，可得到多種設計方案的多種解［3］如表1所列。

表1 原理解組合［3］

理論方案組合數=3×3×3×3×3×3×3=2 187種。

由于考慮到各個功能解的匹配性、機構在拖網漁船上運行的可行性、真空抽魚、圍網內的環境特點等因素，并借鑒國內外各種吸魚裝置研制的成功經驗［4］，從上述理論方案中優選出4種可行方案進行評價與比較。

方案一:(A1+B3+C1+D1+E2+F1+G1)

方案二:(A1+B2+C2+D2+E1+F3+G2)

方案三:(A2+B1+C1+D3+E3+F2+G1)

方案四:(A3+B3+C3+D2+E2+F1+G1)

2.5 方案評價及選擇

對于復雜問題，選擇有價值的組合方案，可采用選擇表。先建立選擇表，再擬出一些選擇標準，例如:①魚水吸收能力是否達到設計要求;②占用空間和制造成本是否滿足設計要求;③裝置能否適應圍網吸魚環境;④動作是否可靠，要考慮到魚損率。

按照這些標準，對每個方案加以判定，能滿足要求的方案記為“+”;不能滿足要求的方案應記為“-”，并在明細欄內簡要注明問題所在，4種可行方案的評價標準是根據設計要求建立的。

4種可行方案進行了模型樣機制作，結合國內吸魚裝置以往設計的經驗，對4種模型樣機進行了吸魚初步試驗，根據初步試驗結果，從魚水吸收能力、占用空間、制造成本、魚損率、圍網吸魚環境適應性幾個方面對4種可行方案進行評價，評價結果如表2所列。

表2 方案評價

將評價結果與該裝置設計要求進行對照，方案I為較理想的方案。即采用真空泵為抽氣動力，采用離心式魚水分離環節，錐形筒體，焊接機架科學合理，并采用PLC控制，提高了控制的可靠性。

3 總體布置簡圖

總體布置簡圖如圖4所示。

圖4 吸魚裝置總體布置圖

4 結論

經過多次試驗和改進的真空吸魚泵已基本達到設計要求，可抽吸體重為1kg左右的鮮活海淡水魚類而無損傷，抽吸量為15～20t/h。該吸魚泵價格約7萬元/臺，國外同樣規格的泵要20萬元/臺，該泵比較適合我國國情，便于推廣應用。

但該型真空吸魚泵的功率還需進一步增大，需增至20～22kW，以增加泵的吸力，提高吸魚速度，并需進一步完善提高。同時吸魚泵在船上的安裝位置還需優化，只有這樣吸魚泵才能更快地推廣應用。

［1］ 葉燮明，徐君卓.國內外吸魚泵研制現狀［J］.現代漁業信息，2005(9):8-9.

［2］ 余 雷，龔建成，喻全余.基于功能原理的機械方案中的機構創新設計［J］.安徽工程科技學院報(自然科學版)，2003(2):59-62.

［3］ 吳若梅.基于黑箱-灰箱理論的機械產品方案設計［J］.包裝工程，2003(2):19-20.

［4］ 葉燮明，徐君卓.深水網箱真空吸魚泵的試驗研究［J］.漁業現代化，2003(3):25-26.