蝦夷扇貝筏式養(yǎng)殖作業(yè)設(shè)施裝備設(shè)計(jì)優(yōu)化

孫天澤 李明智 于功志 才 昊 張 維

（1.大連海洋大學(xué)航海與船舶工程學(xué)院，遼寧 大連 116023；2.大連海洋大學(xué)大學(xué)生“蔚藍(lán)”科技創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)基地，遼寧 大連 116023）

《全國漁業(yè)發(fā)展第十三個五年規(guī)劃》強(qiáng)調(diào)“十三五”漁業(yè)發(fā)展要牢固樹立創(chuàng)新、協(xié)調(diào)、綠色、開放、共享發(fā)展理念，加快實(shí)現(xiàn)漁業(yè)現(xiàn)代化［1-2］。目前，北黃海蝦夷扇貝（Patinopecten yessoensis）增養(yǎng)殖面積70余萬hm2，年產(chǎn)量超過20萬t，產(chǎn)值達(dá)50億元，其中筏式養(yǎng)殖產(chǎn)量已占全國總量的60%以上［3］。我國是世界上海水養(yǎng)殖發(fā)達(dá)國家之一，但在筏式養(yǎng)殖中仍存在養(yǎng)殖工藝陳舊、設(shè)施技術(shù)裝備落后、基礎(chǔ)設(shè)施不夠完善、基礎(chǔ)研究進(jìn)展緩慢等重大問題［4］。蝦夷扇貝筏式養(yǎng)殖作業(yè)仍以傳統(tǒng)方式中的人力作業(yè)為主，工人勞動強(qiáng)度大，生產(chǎn)效率低。我國是世界漁業(yè)生產(chǎn)大國，裝備制造是漁業(yè)生產(chǎn)發(fā)展的基本保障和主要手段，裝備現(xiàn)代化是促使?jié)O業(yè)生產(chǎn)力現(xiàn)代化的重要前提和體現(xiàn)，加快提升筏式養(yǎng)殖過程中機(jī)械化水平是必然發(fā)展趨勢［5-8］。鑒于此，本文提出蝦夷扇貝筏式養(yǎng)殖作業(yè)設(shè)施的研究方案，以期提供一種有效解決目前蝦夷扇貝筏式養(yǎng)殖作業(yè)過程中諸多問題、優(yōu)化原有養(yǎng)殖作業(yè)流程的工程設(shè)施，促進(jìn)國內(nèi)蝦夷扇貝筏式養(yǎng)殖作業(yè)裝備的發(fā)展。

1 筏式養(yǎng)殖作業(yè)關(guān)鍵設(shè)施裝備設(shè)計(jì)

1.1 雙向拔籠機(jī)的設(shè)計(jì)

本文提供一種用于海上浮筏養(yǎng)殖籠拔吊且安全高效的雙向電動拔籠裝置，替代現(xiàn)有的人力拔籠及尾掛機(jī)作為動力源的拔籠方式，目前筏式養(yǎng)殖的吊籠梗繩在船的兩側(cè)，該裝置設(shè)計(jì)成雙向操作，即單次航程能夠同時(shí)拔吊設(shè)施兩側(cè)的吊籠，減少船單次航行量。由于需要拔吊的吊籠直徑為300 mm，總長為2.5 m，因此為保證吊籠能順利從海中完全拔到甲板上，需設(shè)計(jì)雙向拔籠機(jī)結(jié)構(gòu)，其包括過渡圓板（直徑為300 mm的1/4圓）、U型滑槽（長6 m、寬300 mm、邊緣高50 mm，厚度3 mm）、電機(jī)（功率500 W、電壓48 V、轉(zhuǎn)速60 r/min）、減速器、定滑輪、吊桿（高3 m）及絞繩輪等（見圖1）。吊桿安裝在船首縱軸線上；定滑輪置于吊桿頂端支出桿上，定滑輪分別過渡吊籠纜繩，進(jìn)行拔吊船兩側(cè)的吊籠；纜繩一端接吊鉤，另一端纏繞在絞繩輪上；動力裝置布設(shè)在U 型滑槽旁且承載臺固定于吊桿上，連接絞繩輪拔籠的速度可根據(jù)實(shí)際需要調(diào)節(jié)，以保證吊籠和扇貝完好。

1.2 貝苗附著基分離裝置的設(shè)計(jì)

在人工作業(yè)占主導(dǎo)的養(yǎng)殖作業(yè)背景下，在滿足目前作業(yè)要求的前提下，本文設(shè)計(jì)了一種方便科學(xué)的貝苗附著基分離裝置，可改變?nèi)斯ば实偷膫鹘y(tǒng)作業(yè)方式，該貝苗附著基分離裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)由電機(jī)、連動桿、網(wǎng)袋鉤、出口開關(guān)、清洗支架、傳動裝置、水槽、水槽支架（長2 m、寬0.6 m）及固定支架等構(gòu)成（見圖2）。水槽固定置于水槽支架內(nèi)，水槽支架一端放置電機(jī)，電機(jī)配備有電位器，工人可根據(jù)實(shí)際操作調(diào)節(jié)電機(jī)的最佳工作轉(zhuǎn)速，從而保證清洗的效率；電機(jī)通過傳動裝置連接連動桿；清洗支架與連桿相連，固定支架通過軸承連接在水槽兩側(cè)，電機(jī)帶動連動桿運(yùn)動使清洗支架與水槽保持前后反復(fù)運(yùn)動，清洗支架下部置于水槽內(nèi)；位于水槽內(nèi)的清洗支架上設(shè)置橫桿，橫桿上設(shè)置網(wǎng)袋掛鉤，且水槽兩端分別設(shè)置進(jìn)水口、出水口，方便工作時(shí)換水。改造后的裝置在節(jié)省勞動力、降低勞動強(qiáng)度的同時(shí)，提高分離效率。

1.3 轉(zhuǎn)籠及篩貝裝置的設(shè)計(jì)

轉(zhuǎn)籠及篩貝裝置由現(xiàn)有的電動抖籠裝置進(jìn)一步改造設(shè)計(jì)而成，相比原位于船外側(cè)的電動抖籠裝置，本裝置結(jié)構(gòu)簡單、操作便捷、減小了對貝苗的損傷，且省去了人工篩貝這一步驟。該裝置由原先抖動的方式改為滾動出貝的方式，減少了貝苗損傷。該裝備主要由固定吊籠鉤、滾網(wǎng)、電機(jī)（功率500 W、電壓48 V、轉(zhuǎn)速60 r/min）、齒輪、滑輪以及接收槽等部分構(gòu)成。裝置以框架為主體，電機(jī)安裝在整個裝置的上部，避免電機(jī)遇水；電機(jī)連接齒輪，齒輪連接滾網(wǎng)上端齒輪，滾網(wǎng)安裝在框架內(nèi)部，滾網(wǎng)下部有2 個等大的接收槽。轉(zhuǎn)籠及篩貝裝置的整體效果如圖3 所示。利用滾網(wǎng)裝置代替人工抖苗，通過網(wǎng)口的大小篩選出所需規(guī)格的貝苗，由于在不同時(shí)間段，貝苗的篩選規(guī)格不同，因此所設(shè)計(jì)的滾網(wǎng)前部和后部的網(wǎng)口大小不同且可調(diào)節(jié)，滾網(wǎng)長為3 m、直徑為450 mm，直徑大于吊籠直徑150 mm。這樣可以保證吊籠能完全處于滾網(wǎng)中，滾網(wǎng)與吊籠之間存有空隙，可保證貝苗全部從吊籠中篩出。

1.4 吊籠定量加裝貝苗裝置的設(shè)計(jì)

貝苗篩選后，把貝苗按照適宜數(shù)量放入吊籠中，目前該操作步驟仍由人工勞動，本文設(shè)計(jì)了吊籠定量加裝貝苗裝置來取代人力作業(yè)，節(jié)省工作時(shí)間，提高貝苗的成活率。該裝置由工作臺（長2.5m、寬0.6m）、下貝筒（直徑120 mm）、下貝開關(guān)、送貝口、固定板、活動板、滑動軌道等部分組成。送貝口安裝在整個裝置的頂部，固定板、活動板、下貝開關(guān)、下貝筒在送貝口的下部從上到下依次安裝。在送貝口的下方安裝固定板和活動板，通過調(diào)節(jié)活動板的高低，導(dǎo)致送貝口所能容納的貝苗不同；下貝開關(guān)安裝在活動板的下方；在下貝開關(guān)下方安裝一排下貝筒，下貝筒伸長到放在工作臺上的吊籠中，通過抽動下貝開關(guān)，即可在吊籠中得到已知數(shù)目的貝苗；滑動軌道貫穿固定板、活動板。固定支架在支撐起整個裝置的同時(shí)設(shè)置了水平工作臺。整體結(jié)構(gòu)示意圖如圖4所示。

2 筏式養(yǎng)殖設(shè)施裝備集成與作業(yè)流程優(yōu)化

2.1 筏式養(yǎng)殖作業(yè)裝備集成

根據(jù)蝦夷扇貝浮筏養(yǎng)殖收獲的條件，結(jié)合蝦夷扇貝筏式網(wǎng)籠養(yǎng)殖模式的作業(yè)流程，以及設(shè)施的穩(wěn)性，本文提供一種既有序又方便工作的甲板布置方案，將筏式養(yǎng)殖作業(yè)裝備集成（見圖5）。

如圖5所示，雙向拔籠機(jī)在船的前部，有利于工人進(jìn)行解籠及相關(guān)操作。貝苗附著基分離裝置在甲板靠近左舷一側(cè)（方便取用海水），網(wǎng)袋在拔吊到船平臺后，工人直接把網(wǎng)袋從滑槽移動到本裝置附近。轉(zhuǎn)籠及篩貝裝置在雙向拔籠機(jī)后部，甲板中部，放在甲板中部活動空間較大，有利于工人進(jìn)行轉(zhuǎn)籠以及篩貝的操作，同時(shí)在雙向拔籠機(jī)和轉(zhuǎn)籠及篩貝裝置中間放置傳送帶或滑道，以減輕工人的勞動強(qiáng)度，提高效率。吊籠定量加裝貝苗裝置放置在靠近右舷的位置，工人完成篩貝操作后，迅速把扇貝移動到該裝置進(jìn)行送貝操作，將扇貝輸送到吊籠中。在雙向拔籠機(jī)的上方裝有抽縮式遮陽網(wǎng)，使用時(shí)打開電機(jī)可把遮陽網(wǎng)抽出，不使用時(shí)可把遮陽網(wǎng)收回。

2.2 機(jī)械化筏式養(yǎng)殖作業(yè)流程

本設(shè)施在原有人工作業(yè)基礎(chǔ)流程的基礎(chǔ)上，將分苗操作和倒籠操作全部改為機(jī)械裝備作業(yè)，具體如圖6所示。

3 結(jié)語

結(jié)合目前蝦夷扇貝筏式養(yǎng)殖人工作業(yè)流程，本文提出了可滿足目前蝦夷扇貝筏式養(yǎng)殖作業(yè)的4 個主要設(shè)備，雙向拔籠機(jī)可大大降低搬運(yùn)過程中對扇貝造成的損傷；優(yōu)化拔籠作業(yè)方式可縮短1/2 的作業(yè)航程，提高作業(yè)效率；貝苗附著基分離裝置設(shè)計(jì)，可有效篩除附著在扇貝上的貽貝以及雜質(zhì)、雜藻，避免其對扇貝生長造成不利影響；轉(zhuǎn)籠及篩貝裝置操作相對現(xiàn)有抖籠過程而言，有效降低了對貝體的沖撞刺激，可便捷區(qū)別出不同規(guī)格的貝體；吊籠定量加裝貝苗裝置設(shè)計(jì)，能一次性定量輸送貝苗，提高作業(yè)效率。采用雙體船結(jié)構(gòu)一定程度上增大了甲板作業(yè)面積，提高了作業(yè)設(shè)施的穩(wěn)定性，結(jié)合蝦夷扇貝筏式作業(yè)流程，合理布置甲板裝置，可使工人工作更加有序。綜上所述，該蝦夷扇貝筏式養(yǎng)殖作業(yè)設(shè)施，有效削弱了對蝦夷扇貝的刺激，蝦夷扇貝損傷率降低，用工人數(shù)減少、勞動強(qiáng)度降低、工作效率提高、作業(yè)成本投入降低，具有推廣應(yīng)用價(jià)值。