梭子蟹籠漁船起拔時的自動脫鉤裝備設計與試驗

摘要：為實現蟹籠漁船蟹籠掛鉤自動脫鉤，設計一種撞擊式自動脫鉤裝置。首先，利用三維軟件和TRIZ理論對脫鉤裝置進行結構設計與改進。然后，基于Ansys workbench對脫鉤裝置在不同工藝參數下對撞擊過程進行仿真模擬，通過仿真試驗所得數據分析不同工藝參數對撞擊效果的影響，以撞擊角度和撞擊速度對裝置的工藝參數進行優化。最后，進行實驗室試驗來驗證仿真試驗所得參數的可靠性。結果表明：當牽引速度為40 m/min、撞擊裝置的上揚傾角為15°時，掛鉤所受最大法向力為242.75 N，實測脫鉤率為100%。該研究驗證顯示動力學和中心復合設計理論結合所得工藝參數的可靠性和精確度，為未來撞擊式結構設計分析和參數選取提供一定的參考。

關鍵詞：蟹籠漁船；自動脫鉤；仿真模擬；響應面分析

中圖分類號：S972.6" " " 文獻標識碼：A" " " 文章編號：2095?5553 （2024） 08?0060?09

Design and test of automatic decoupling equipment when lifting and pulling of"pike crab cage fishing boat

Ma Dongwang1， Zheng Xiongsheng1， Jin Aguo 2， Li Benhai 3， Li Tianbing1

（1. School of Marine Engineering Equipment， Zhejiang Ocean University， Zhoushan， 316022， China; 2. Daishan Jinxin Sponge Products Co.， Ltd.， Zhoushan， 316022， China; 3. Beijing Institute of Aerospace Control Instruments， Beijing， 100070， China）

Abstract： In order to realize the automatic decoupling of the crab cage hook on the crab cage fishing boat， a percussive automated decoupling device is designed. Firstly， the structure of the decoupling device is designed and improved by using three?dimensional software and TRIZ theory. Then， based on Ansys workbench， the impact process of the decoupling device is simulated under different process parameters， and the influence of various process parameters on the impact effect is analyzed by using the data obtained from simulation" test， the impact angle and impact speed are used to optimize the device's process parameters. Finally， the laboratory tests are carried out to verify the dependability of the parameters produced by the simulation experiments. The results show that when the traction speed is 40 m/min and the" upward inclination angle of the impact device is 15°， the maximum normal force of the hook is 242.75 N， and the recorded decoupling rate is 100%. This research validates the dependability and accuracy" of the process parameters produced by merging display dynamics with central composite design theory， and it provides a certain reference for future impact structure design analysis and parameter selection.

Keywords： crab cage fishing boats; automatic decoupling; simulation; response surface analysis

0 引言

梭子蟹肉質鮮美、營養豐富、是我國重要的海洋經濟蟹類[1]。近年來我國梭子蟹的捕撈量大約在500 kt左右，基本能滿足梭子蟹消費市場需求[2]。梭子蟹捕撈作業方式主要有蟹籠、流刺網、單拖這三種為主。其中流刺網捕蟹方式在取蟹過程中容易造成螃蟹損傷，用后的流刺網被大量拋棄于海洋中，對海洋生物造成較大的破壞，危害海洋環境。而蟹籠捕撈作業方式能耗低、漁獲經濟價值高、不破壞海洋生態環境，是一種可持續發展的捕撈作業方式，發展前景良好[3]。

蟹籠捕撈原理是：蟹籠漁船捕撈作業時的主繩上每隔20 m左右設置一個支繩環扣，每個支繩環扣通過掛鉤連接裝有餌料的蟹籠，每條主繩上大約掛有3 000只左右的蟹籠。當漁船進入作業水域時，蟹籠和浮球等其他附件被一起投入海中，蟹籠中的誘餌可將梭子蟹引誘到蟹籠中，放置一段時間后收回帶有蟹籠的主繩。

目前，國內蟹籠漁船在絞收主繩時基本采用人工將蟹籠與主繩脫離。人工脫離蟹籠的過程中十分危險，工人操作不當就容易被快速從海中拉起的蟹籠拽出船舷掉入海中，工人勞動強度大、效率低且安全性不高[4]。國內外對于漁業機械的研究多集中于海洋浮體結構物[5]、養殖機械[6， 7]、漁業輔助機械[8]、船體配套系統[9]，但鮮有考慮到漁業捕撈機械的優化設計。而漁業捕撈機械的自動化程度會顯著影響漁獲的捕撈量和捕撈效率[10]，通過提高漁業機械自動化程度可有效減少人力成本的投入，降低因漁業作業導致的人員財產損失風險。

為此，本文針對蟹籠漁船捕撈過程中蟹籠脫鉤困難的問題展開研究，設計一種碰撞式蟹籠掛鉤自動脫離裝置，以提高梭子蟹捕撈的作業效率。

1 自動脫鉤裝置結構與工作原理

自動脫鉤裝置的三維結構如圖1所示。該裝置主要由撞擊機構、單向翻版機構、防撞機構、導向滑道等組成，整套裝置為被動撞擊方式并設置上揚傾角。

蟹籠掛鉤設計成彈簧插鎖結構（圖2），能自動鎖緊閉合。在主繩牽引下，掛鉤通過單向翻板進入導向碰撞位置，在主繩拉力的作用下壓縮彈簧插鎖，打開閉合鎖扣，蟹籠在重力作用下從主繩自動脫離。蟹籠下落時掛鉤被單向翻板攔截，沿著導向槽和滑道滑入船艙，完成蟹籠自動脫鉤流程。

為使蟹籠能夠快速通過翻板和導向滑道，在翻板和滑道上加裝了具備潤滑功能和耐磨特性的超高分子量聚乙烯護板，結合滑道傾角結構設計，能夠加快蟹籠通過滑道進入船艙的速度。在自動脫鉤裝置底部框架下方安裝雙排防撞滑輪組利用滑輪滾動，緩沖碰撞力量。整套裝置由蟹籠漁船絞繩機提供動力牽引蟹籠掛鉤完成撞擊脫鉤。

2 關鍵部件設計與分析

2.1 彈簧壓縮掛鉤結構設計

阿奇舒勒于1946年提出TRIZ理論，該理論建立了一個聯合設計方法和算法的理論體系，是一個利于解決創新問題方案的方法[11， 12]。

考慮到傳統不銹鋼掛鉤難以脫鉤，用新式彈簧壓縮掛鉤取代如圖2所示。圖2表示掛鉤組合方式。其材料為高密度度聚乙烯，工作原理為壓縮掛鉤外套并擠壓內部的圓柱彈簧，彈簧被壓縮，外殼往下運動，實現掛鉤與支繩環的分離。

通過彈簧壓縮蟹籠掛鉤可以找到系統中的矛盾。首先應該考慮的是自動脫鉤裝置的尺寸問題，受蟹籠漁船甲板作業空間所限，脫鉤裝置在設計時應在合理的尺寸范圍，對應TRIZ中39個功能參數中的4靜止物體的長度，同時會惡化29制造精度。采用撞擊式掛鉤對脫鉤裝置的形狀有一定要求，需要借助絞繩機的力量對掛鉤精準的碰撞，優化12形狀，同時惡化36系統的復雜性。通過撞擊需要優化10力，使得主繩有足夠的力帶動支繩上的蟹籠掛鉤脫落，相反會惡化絞繩機的32可制造性。脫鉤裝置需要有很好的強度來抵抗撞擊所以需要考慮14強度，材料的強度如果提升的話，可能會惡化其本身的34可維修性。

脫鉤裝置需要優化39生產率，對于脫鉤裝置需要其35適應性和通用性要好，滿足蟹籠漁船的使用需求，如果滿足了適應性和通用性的就說明裝備具有一定的復雜性，但是又希望脫鉤裝置越簡潔實用越好。根據以上所考慮的這些矛盾可以建立矛盾矩陣表，并通過對蟹籠脫鉤系統的分析，得到重點關注項如表1所示，重點關注項解決方案如表2所示。

根據上述TRIZ矛盾矩陣[13]中解決方案可知，應在碰撞結束后設置滑道使蟹籠降落到下方的傳送帶上。初步設計滑道在撞擊裝置下方與撞擊裝置為一體。根據以上信息使用SolidWork2011建模，結果如圖3所示。

2.2 撞擊裝置力學分析

根據所選用撞擊式掛鉤大段直徑為70 mm，得出雙側撞擊裝置間隔為50～60 mm，蟹籠漁船絞繩機速度為40～50 m/min。蟹籠掛鉤在主繩的牽引下與撞擊裝置發生碰撞，此過程為彈性碰撞，撞擊裝置雙側同時碰撞，力學模型相同故分析單側即可，將地面視為絕對坐標系，XOY為相對坐標系，且固定在撞擊機構上，摩擦因素為μ，碰撞分析如圖4所示。

撞擊時支繩帶動掛鉤的速度方向為豎直向上，此時，掛鉤的質心法向初速度為[v1]與切向初速度[v2]計算如式（1）和式（2）所示。

[v1=v0cosθ] （1）

[v2=v0sinθ] （2）

式中： [θ]——撞擊機構與水平方向的夾角，（°）；

[v0]——蟹籠漁船絞繩機速度，m/s。

此過程中，彈性碰撞恢復系數

[e=-v1'v1] （3）

在掛鉤與撞擊機構碰撞過程中所受到的法向沖量[Pn]與切向沖量[Pt]計算如式（4）和式（5）所示。

[Pn=Fndt=m（v1'-v1）] （4）

[Pt=f dt=m（v2'-v2）] （5）

式中： [v1']——碰撞后掛鉤質心法向反彈速度，m/s；

[v2']——碰撞后掛鉤質心切向反彈速度，m/s；

[Fn]——掛鉤所受法向沖力，N；

F——掛鉤所受切向摩擦力，N。

m——蟹籠掛鉤、蟹籠、蟹籠中梭子蟹的質量總和。

平均每只蟹籠中有三只梭子蟹，每只0.2 kg，鋼制蟹籠重1.9 kg，所以m=2.2 kg。此時，摩擦因數

[μ=f dtFn dt] （6）

掛鉤碰撞后，切向反彈速度

[v2'=v2+μ-ev1-v1] （7）

掛鉤碰撞后，法向反彈速度

[v1'=v2+μ-ev1-v1tanθ] （8）

已知彈簧剛度為[P']=7.32 N/m，支繩直徑為10 mm，則法向沖擊力作用范圍取值范圍為

[Fns=mv'1-v1Δtgt;P'd=73.2 N] （9）

式中： s ——蟹籠掛鉤和撞擊裝置的接觸面積，mm2。

2.3 滑道力學分析

在掛鉤撞擊結束后掛鉤落到滑道上的過程中主要是蟹籠、梭子蟹自重以及[v1']和[v2']起主導影響，故不考慮滑道與掛鉤的反彈速度。根據掛鉤尺寸得出滑道單板間距為46～48 mm，將地面視為絕對坐標系，[xoy]為相對坐標系，且固定在滑道上，摩擦因素為[μ]，接觸分析如圖5所示。

此時，[F1]和[F2]為重力的法向分力和切向分力，計算如式（11）和式（12）所示。

[F1=mgcosθ] （10）

[F2=mgsinθ] （11）

蟹籠鉤法向反彈速度

[v1'=v2+μ-ev1-v1tanθ] （12）

法向沖力

[Fw=0-v'1Δt] （13）

摩擦力

[f1=Fws1+F1μ] （14）

式中： [s1]——蟹籠掛鉤與滑道接觸面積，mm2。

若要求蟹籠掛鉤能夠從滑道順利滑落，則

[F2=mgsinθgt;f1=Fws1+F1μ] （15）

通過上述分析可知，蟹籠掛鉤在碰撞和滑落的的過程中的接觸力與蟹籠漁船絞繩機速度[v0]、撞擊機構與水平方向的夾角[θ]、摩擦因數 μ、蟹籠掛鉤和撞擊裝置的接觸面積s、蟹籠掛鉤與滑道接觸面積[s1]有關。當絞繩機速度增大蟹籠掛鉤法向沖擊力增大，接觸應力增大。脫鉤裝置傾角增大使切向重力增大法向摩擦力減小從而使蟹籠掛鉤更容易滑落。

通過對撞擊裝置的動力學分析確定影響碰撞效果的關鍵因素后，需要分析撞擊裝置對脫鉤率的影響。在碰撞過程中，碰撞過程過快、碰撞狀態難確認，不易直接分析碰撞過程中的運動情況，因此可以采用Ansys Workbench 2020 R2 Explicit Dynamics顯示動力學模擬方法分析關鍵因素對脫鉤率的影響關系。

3 自動脫鉤裝置模型建立與關鍵參數對脫鉤成功率的影響分析

3.1 脫鉤裝置基本參數與影響脫鉤成功率的關鍵因素

撞擊機構是脫鉤裝置工作部件的關鍵組成部分，撞擊裝置安裝在蟹籠漁船甲板上方3 m處，采用撐桿支撐，并向船外伸出1 m。撞擊裝置采用5 mm普通結構剛制成，長500 mm，高300 mm，兩側鋼管中心距80 mm。滑道翻板采用的超高分子量聚乙烯，滑道長1 000 mm，寬300 mm。滑道采用超高分子量聚乙烯使滑道具有潤滑和耐磨的特性。影響脫鉤成功率和效率的關鍵因素為蟹籠漁船絞繩機速度[v0]、撞擊機構與水平方向的夾角[θ]。根據實際工況，設置仿真試驗因素與水平：蟹籠漁船絞繩機速度40 m/min、45 m/min、50 m/min，撞擊機構與水平方向的夾角5°、10°、15°。以蟹籠掛鉤所受法向力、等效應力為指標開展單因素試驗，分析關鍵因素對作業質量的影響關系。

3.2 參數設置與仿真過程

模型建立于SolidWork2021，以前視基準面建圖，并調用數據遷移調整撞擊機構的上揚傾角，刪除其他干擾部件，簡化模型。保存為step格式導入Ansys Workbench 2020 R2 Explicit Dynamics中。材料參數如表3所示。

接觸類型選擇Frictional，在initial conditons中插入速度，通過測試得出網格[14]大小一旦大于0.01 m，則仿真失效，所以網格大小設置為0.01 m，劃分節點為8 326，網格個數為21 850，在analysis settings中設置end time 為0.1 s，maximum number of cycles為10 000。固定約束施加在撞擊機構的上方和側方，插入沿Y軸正方向不同速度。結果云圖如圖6所示，折線圖如圖7～圖9所示。

3.3 仿真結果分析

1） 5°傾角不同速度下掛鉤運動分析。如圖7所示，撞擊速度為40 m/min時，掛鉤所受最大法向力為364.49 N，完成撞擊后，在0.000 7 s后法向力逐漸減小為0，所受最大形變為0.000 67 m，最大應力為4 031 800 Pa。撞擊速度為45 m/min時，掛鉤所受最大法向力為481.54 N，完成撞擊后，在0.000 74 s后法向力逐漸減小為0，所受最大形變為0.000 45 m，所受最大應力為4 096 700 Pa。撞擊速度為50 m/min時，掛鉤所受最大法向力為546.36 N，在0.000 68 s后法向力逐漸減小為0，所受最大形變為0.000 6 m，最大應力為4 301 200 Pa，三種速度下掛鉤與脫鉤裝置撞擊后分離，最大法向力伴隨速度的增加而增大，撞擊力偏大，對掛鉤和撞擊裝置有一定損傷。

2） 10°傾角不同速度下掛鉤運動分析。如圖8所示，撞擊速度為40 m/min時，掛鉤所受最大法向力為439.43 N，在0.000 88 s后沿著脫鉤裝置滑動，法向力大小維持在412 N左右，所受最大形變為0.000 68 m，所受最大應力為5 130 100 Pa。撞擊速度為45 m/min時，掛鉤所受最大法向應力為500.51 N，在0.000 93 s后沿著脫鉤裝置滑動，法向力大小維持在483.73 N左右，所受最大形變為0.000 65 m，所受最大應力為4 242 300 Pa，撞擊速度為50 m/min時，掛鉤所受最大法向力為575.63 N，完成撞擊后，在0.000 88 s后法向力逐漸減小，所受最大形變為0.000 72 m，所受最大應力為4 571 300 Pa。在10°傾角時40 m/min和45 m/min撞擊時的反饋相似，都是沿著撞擊裝置后有滑行趨勢，有助于撞擊，但撞擊力偏大。以50 m/min撞擊后掛鉤掉落，掛鉤所受撞擊力過大。

3） 15°傾角不同速度下掛鉤運動分析。如圖9所示，撞擊速度為40 m/min時，掛鉤所受最大法向力為242.75 N，撞擊后掛鉤所受法向力維持在220 N左右，所受最大形變為0.000 74 m，最大應力為5 607 500 Pa。此條件下撞擊力大小適中，形變和應力小，利于脫鉤。撞擊速度為45 m/min時，掛鉤所受最大法向力為292.90 N，在0.009 9 s后沿著脫鉤裝置滑動，法向力大小逐漸減小，所受最大形變為0.000 76 m，最大應力為10 426 000 Pa，所受應力偏大。撞擊速度為50 m/min時，掛鉤所受最大法向力為448.11 N，撞擊后法向力逐漸減小，所受最大形變為0.000 81 m，最大應力為27 998 000 Pa，掛鉤所受法向力和應力過大。

通過上述分析可知，撞擊效果受撞擊傾角和撞擊速度的綜合影響。

當角度一定時，掛鉤所受法向力伴隨撞擊速度不斷增大而增大，其中5°和15°條件下，撞擊法向應力增大更為明顯，當角度為10°時，三個不同撞擊速度下掛鉤所受最大法向應力之間相差大約70 N左右。當角度為5°和10°時，仿真結果表明，不同速度對掛鉤所受法向力有較大影響；不管速度大小為多少，撞擊應力都偏大，出現這種情況的原因是角度偏小而使掛鉤與撞擊裝置直面碰撞，不利于掛鉤的壽命。當角度為10°時，碰撞過程中雖然有相對滑移趨勢，但是滑移趨勢并沒有抵消碰撞所帶來的法向力大小，當角度為15°時，掛鉤所受法向力小于前二者，其中40 m/min和45 m/min的速度下，掛鉤所受最大法向力明顯小于50 m/min，之所以法向力小是因為在撞擊過程中滑移趨勢更為明顯從而抵消了撞擊瞬間產生的撞擊力，在滿足脫鉤的情況下掛鉤所受最大法向力越小越好。

當速度一定時，伴隨角度變化條件下掛鉤所受法向應力沒有固定規律，當撞擊速度為40 m/min時，15°條件下，掛鉤所受法向力最小，10°時，掛鉤所受法向應力最大。45 m/min和50 m/min時，15°條件下，掛鉤所受最大法向力最小，5°和10°所受最大法向應力相差不大。一定速度對應不同角度的撞擊過程有著明顯的差別，在角度增大期間可能存在同一速度對角度影響有臨界值，同一角度對應45 m/min，50 m/min也是如此。通過觀察碰撞結果圖像可以看到，同一角度速度越大發生的碰撞時間點越提前，出現提前的原因是當角度增大，撞擊距離增大，由于傾角的存在，掛鉤邊緣會優先接觸撞擊裝置，但沒有達到脫鉤條件，而后掛鉤中心面再接觸撞擊達到脫鉤效果。當角度偏小時，掛鉤與撞擊裝置接觸面積更大，所以會更快的達到掛鉤脫鉤條件。碰撞時間提前是所希望的，但是帶來的影響是法向力偏大，所以在撞擊時間和掛鉤所受最大法向力之間難以抉擇。碰撞中掛鉤的最大形變為0.56 mm，撞擊機構最大形變為0.82 mm，形變量不足以產生影響。承受最大應力發生在撞擊機構內側為8.12 MPa，材料不失效。

在角度增大期間可能存在同一速度對角度影響有臨界值，同一角度對應45 m/min，50 m/min也是如此。通過觀察碰撞結果圖像可以看到同一角度速度越大發生的碰撞時間點越提前。

4 優化試驗

在仿真試驗分析關鍵參數影響脫鉤率的基礎上，采用Central Composite Design中心組合設計理論，開展二因素三水平二次回歸響應面試驗確定各結構與作業參數最優組合[15?19]，提高連續脫鉤作業質量。2022年7月在浙江省舟山市進行樣機試驗，根據仿真結果設置試驗因素水平與編碼如表4所示，試驗因素為牽引速度X1、撞擊機構上揚傾角X2。樣機試驗如圖10所示。

1.防撞保護套 2.滑道 3.底部框架 4.脫鉤架 5.防撞滑輪

如圖10所示，試驗時，在蟹籠掛鉤上表面附著壓敏傳感器監視碰撞時的壓力，使用YVP變頻三相電動機代替卷揚機，牽引主纜繩帶動蟹籠起拔。梭子蟹籠懸掛間隔2 m，將自動脫鉤機懸掛至距離地面2.5 m的高度，下方布置傳送帶。

4.1 試驗方案與結果

應用Design-Expert 13軟件進行試驗設計、數據處理與統計分析根據Central Composite Design方法進行二因素三水平響應面試驗，選擇13個試驗點，試驗結果如表5所示。

4.2 試驗結果分析

根據仿真結果圖7～圖9的試驗數據，通過Design-Expert 13軟件得到Y最大法向力二次項回歸模型為

[Y=-442.91-44.87X1-94.36X2-42.32X1X2-0.9516X12+34.94X22+94.54X12X2-78.81X1X22] （17）

對回歸模型中各項回歸系數及Y進行F檢驗和方差分析，結果如表6所示。

模型失擬項P值gt;0.05時，表明對目標函數影響不顯著，P值≤0.05時，影響顯著，P值≤0.01時，影響極顯著。模型P值為0.235 7，P值gt;0.05，表示無失擬因素存在，回歸模型與實際情況擬合程度較好。最大法向力Y回歸方程的決定系數R2為0.986 3，表明回歸方程預測值與實際值高度合理，故可以用上述成最大法向力Y的回歸方程代替試驗真實點對試驗結果進行分析。回歸方程中各變量對指標影響的顯著性由Ｆ檢驗判定，在同樣誤差程度下，試驗數據越多，計算出的離差平方和就越大，因此僅用平方和來反映試驗值間差異大小還是不夠的，還需要考慮試驗數據數對平方和的影響，為此需考慮自由度，即樣本中可以自由變動的獨立不相關的變量個數。從各因素Ｆ值可以看出，對最大法向應力Y影響最大的時上揚傾角，影響率為106.67%，而牽引速度的影響率為24.12%。

由圖11可知，當速度一定時，隨著傾角的增大掛鉤所受最大法向力而減小，當傾角一定時，隨著速度的增大掛鉤所受最大法向力先增大后減小，大約在43°左右出現減小趨勢。由響應面斜率可知傾角的影響更大。

以最高效脫鉤率為優化目標，開展對自動脫鉤裝置的主要參數優化研究運用Design-Expert 13數據分析軟件對建立的2個指標的全因子二次回歸模型最優化求解，目標函數和約束條件為

[maxYs.t40 m/min≤X1≤50 m/min5°≤X2≤15°] （18）

優化后得到的各因素最優參數組合為：牽引速度為40 m/min，撞擊裝置的上揚傾角為15°，在此條件下掛鉤所受最大法向力為-242.75 N。

4.3 驗證試驗

為驗證最優參數的正確性與準確性，將樣機的傾角調整至優化后的15°上揚傾角、牽引速度調整至40 m/min。

4.3.1 空載試驗

在真實試驗之前先進行了空載試驗，空載試驗條件如下：（1） 使用龍門架，將自動脫鉤機懸掛至距離地面2.5 m的高度。（2） 使用 YVP 變頻三相電動機代替卷揚機，牽引主纜繩帶動蟹籠起拔。（3） 采購50只蟹籠，蟹籠中不裝載梭子蟹，梭子蟹籠懸掛間隔2 m。

空機試驗結果表明，50只梭子蟹籠脫鉤成功率 100%；能夠實現蟹籠順利脫鉤和傳導至收集接口；蟹籠在滑道上滑行流暢。

4.3.2 真實模擬試驗

進行3次實驗室驗證試驗，每組試驗的蟹籠個數均為50個，試驗中每隔2 m布置一個新式蟹籠掛鉤牽引的蟹籠。由撞擊機構的碰撞模型可知蟹籠掛鉤、蟹籠、蟹籠中梭子蟹的質量總和對掛鉤所受法向沖力有影響，所以有必要對梭子蟹進行評估。

試驗對象為海捕梭子蟹，2022年10月份，調查了浙岱漁15270蟹籠漁船捕撈梭子蟹的大小，在599只海捕梭子蟹中甲寬范圍為72～182 mm，其中甲寬105～120 mm的梭子蟹占比達到48.58%。試驗中所用梭子蟹甲寬為105～120 mm。蟹籠漁船每只蟹籠中的梭子蟹數量為3～10只，設置3組驗證試驗中梭子蟹數量分別為3只、5只和10只。試驗驗證結果如表7所示，3組試驗脫鉤率均為100%。說明驗證試驗與優化試驗結果具有一致性和準確性，可保證蟹籠連續成功脫鉤，降低蟹籠漁船人員費用和作業風險。

5 結論

1） 通過TRIZ創新設計方法確定自動脫鉤裝置的結構類型和布置方法，采用新型蟹籠掛鉤分析撞擊過程沖的力學模型，得到影響掛鉤法向力的是撞擊機構的上揚傾角和牽引速度。

2） 利用顯示動力學通過Ansys Workbench 2020R2 Explicit Dynamics設置不同角度對應不同速度進行仿真，得到相關結果輸出圖像。

3） 通過實驗室試驗和Central Composite Design中心復合設計理論設計13組試驗并得出脫鉤裝置的傾角影響更大。建立脫鉤裝置的參數優化模型，得到多購裝置的最佳參數組合為：傾角15°、速度40 m/min，進行優化后的驗證試驗，脫鉤率達到100%。

參 考 文 獻

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