三疣梭子蟹捕撈裝備研究

[摘要]中國(guó)東海大陸架海洋區(qū)域蟹類資源豐富，其中三疣梭子蟹具有極高的經(jīng)濟(jì)、食用價(jià)值，廣受消費(fèi)者喜愛。中國(guó)現(xiàn)有蟹籠漁船已經(jīng)具備機(jī)械化捕撈三疣梭子蟹水平，但并未完全實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化捕撈。通過研究蟹籠漁船的捕撈設(shè)備;著重講述脫鉤器、掛鉤、傳送裝置、卷繩機(jī)等;利用ANSYS對(duì)蟹籠掛鉤進(jìn)行力學(xué)分析。

{關(guān)鍵詞]捕撈設(shè)備;脫鉤器;掛鉤

[中圖分類號(hào)]S972.6 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]B

東海區(qū)蘊(yùn)藏豐富的蟹類資源，其中三疣梭子蟹（Portunustrituberculatus）是沿海漁民重要捕撈對(duì)象。20世紀(jì)90年代以后，東海蟹類產(chǎn)量在其海洋捕撈產(chǎn)量中所占比重逐年上升，舟山作為東海地區(qū)三疣梭子蟹的重要產(chǎn)地，生產(chǎn)的梭子蟹物美價(jià)廉，口味鮮美深受消費(fèi)者青睞。蟹籠漁船在作業(yè)過程中主要使用蟹籠進(jìn)行捕撈，蟹籠捕撈是利用籠狀器具，引誘捕撈對(duì)象進(jìn)入從而捕獲的一種作業(yè)方式。每一年對(duì)于近海三疣梭子蟹資源開發(fā)利用的規(guī)模逐漸擴(kuò)大，取得可觀的經(jīng)濟(jì)效益。但是，目前針對(duì)蟹籠漁船捕撈裝備，還存在一些問題：①捕撈裝備自動(dòng)化水平落后，盡管蟹籠漁船出海作業(yè)基本實(shí)現(xiàn)機(jī)械化，但仍然需要人工輔助完成一些工作，如放籠、收籠、分類以及存儲(chǔ)等;②安全事故頻繁發(fā)生，在高溫、大風(fēng)、大浪等惡劣環(huán)境中工作人員需要以22個(gè)/min的速度完成手工卸籠，工作難度極大。

中國(guó)蟹籠船裝備自動(dòng)化提升技術(shù)的研究較晚，投入也不足。目前，國(guó)內(nèi)相關(guān)人員設(shè)計(jì)新型蟹籠掛鉤，脫鉤原理別具創(chuàng)意，可是在起籠作業(yè)時(shí)會(huì)脫落掉進(jìn)海中造成一定的損失。所以，在研究中仍然使用傳統(tǒng)手壓式蟹籠掛鉤，并且設(shè)計(jì)相關(guān)的自動(dòng)脫鉤器等一系列自動(dòng)裝置以實(shí)現(xiàn)高效蟹籠回收，降低強(qiáng)度，提高作業(yè)安全性能。

1 三痊梭子蟹捕撈裝備

如圖1所示蟹籠漁船捕撈裝備，其主要由框架、蟹籠、脫鉤器、卷繩機(jī)、主繩、傳送帶等部分組成。該裝備工作原理為：當(dāng)蟹籠漁船進(jìn)行起籠作業(yè)時(shí)，卷繩機(jī)拉動(dòng)主繩提供動(dòng)力，在此過程中有2000m的主繩處于拉緊狀態(tài)。支繩上端連接主繩，下端連接掛鉤與蟹籠。卷繩機(jī)提供動(dòng)力拉動(dòng)主繩，蟹籠掛鉤進(jìn)入自動(dòng)脫鉤機(jī)中，由脫鉤器自動(dòng)脫掉蟹籠掛鉤。此時(shí)，蟹籠與支繩分離掉到振動(dòng)臺(tái)上。振動(dòng)臺(tái)振動(dòng)將蟹籠與其中的梭子蟹分離，梭子蟹通過管道進(jìn)入集裝箱，蟹籠沿滑板進(jìn)入傳送帶，由工作人員收集。因此，本三疣梭子蟹捕撈裝備提高了工作的安全性能，減輕了工作人員的工作強(qiáng)度。

2 脫鉤器模塊

上文對(duì)三疣梭子蟹捕撈裝備進(jìn)行整體描述，其中脫鉤器如圖2所示，脫鉤器由底部擋板、配合孔、掛鉤進(jìn)入部位、左、右側(cè)擋板、頂部擋板等部位組成。脫鉤器內(nèi)部凹槽為掛鉤頂尖部位提供受力點(diǎn)，當(dāng)掛鉤進(jìn)入其中通過主繩提供動(dòng)力，脫鉤器發(fā)生旋轉(zhuǎn)達(dá)到自動(dòng)脫鉤的目的。

3 手壓式蟹籠掛鉤模塊

3.1 蟹籠掛鉤結(jié)構(gòu)

如圖3所示蟹籠掛鉤，目前蟹籠漁船上廣泛使用上述蟹籠掛鉤，以其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、實(shí)用性強(qiáng)、耐磨損、價(jià)格便宜而廣受漁民青睞。此種蟹籠掛鉤是由302不銹鋼制作而成。具體參數(shù)為：長(zhǎng)150mm，寬35mm，蟹籠支繩孔直徑15mm，支繩環(huán)孔直徑10mm，蟹籠掛鉤整體是由直徑3.5mm的302號(hào)圓柱不銹鋼制作而成。

3.2 蟹籠掛鉤工作原理

手壓式蟹籠掛鉤工作原理：以手握住蟹籠掛鉤，拇指處于著力點(diǎn)1處，食指、中指、小指、無名指分別處于著力點(diǎn)2、3、4、5。此時(shí)握緊蟹籠掛鉤，拇指施加朝向著力點(diǎn)2、3、4、5，手掌施加與拇指相反的力，蟹籠掛鉤就會(huì)打開實(shí)現(xiàn)脫離支繩的目的。

4 傳送裝置模塊

如圖4所示的傳送裝置，其主要由以下部分組成：①傳送框架;②傳送履帶;③電動(dòng)機(jī);④鏈條等。傳送框架為所有的組成部分提供了依附載體;電機(jī)驅(qū)將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能驅(qū)動(dòng)鏈條帶動(dòng)傳送履帶傳遞蟹籠。

傳送裝置的主要功能如下：①當(dāng)蟹籠漁船出海作業(yè)時(shí)，工作人員可將連接在主繩上的蟹籠放置在傳送裝置的履帶上，通過傳送裝置將蟹籠放置在規(guī)定海域。②蟹籠漁船進(jìn)行起籠作業(yè)時(shí)，蟹籠經(jīng)過振動(dòng)臺(tái)振動(dòng)分離出梭子蟹，空蟹籠就會(huì)通過滑板進(jìn)入傳送裝置的履帶上，將之傳送到相應(yīng)的蟹籠堆放區(qū)。

由于蟹籠傳送裝置具有穩(wěn)定性高、質(zhì)量輕、使用方便等明顯特點(diǎn)，廣受漁民青睞。但是，在蟹籠漁船出海作業(yè)時(shí)由于船只搖晃，需將框架和蟹籠漁船板面相固定，以達(dá)到安全使用的效果。

5 卷繩機(jī)模塊

由于蟹籠漁船出海捕撈三疣梭子蟹換繩工藝極為復(fù)雜，工作人員勞動(dòng)強(qiáng)度大，為解決上述問題，研發(fā)捕撈三疣梭子蟹主繩卷繩機(jī)以代替人工。

如圖5所示卷繩機(jī)裝置，其主要由螺釘、傳動(dòng)輪、主軸、固定塊、齒輪、電動(dòng)機(jī)、皮帶、框架等部分組成。起籠作業(yè)時(shí)，卷繩機(jī)提供動(dòng)力將帶有蟹籠的主繩從海中拉出。

6 蟹籠掛鉤關(guān)鍵部位ANSYS力學(xué)分析

在捕撈三疣梭子蟹作業(yè)過程中蟹籠掛鉤的作用很重要，必須使用ANSYS軟件對(duì)其進(jìn)行力學(xué)分析，了解蟹籠掛鉤在自動(dòng)脫鉤過程中關(guān)鍵受力部位能承受多大的力，進(jìn)而對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)。由于，蟹籠掛鉤的材料是302不銹鋼，通過查閱資料得知其屈服強(qiáng)度超過207MPa，故取207MPa，對(duì)其進(jìn)行力學(xué)分析。

由圖6（a）蟹籠掛鉤等效應(yīng)力可知蟹籠掛鉤所受到的最小壓強(qiáng)為OPa，最大壓強(qiáng)為1.51×10¹²Pa。由圖6（b）等效彈性應(yīng)變可知，蟹籠掛鉤的最小等效彈性應(yīng)變?yōu)?.49×10^-34Pa，最大等效彈性應(yīng)變?yōu)?APa。由圖6（c）總變形可知蟹籠掛鉤的最小總應(yīng)變?yōu)?Pa，最大總變形應(yīng)變?yōu)?.26Pa。綜上圖（a）（b）（c）可知，蟹籠掛鉤變形最大在圖6中“1”處，“1”處所受到得力最大，但是遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于302不銹鋼的屈服強(qiáng)度，所以該蟹籠掛鉤是安全的在使用過程中不會(huì)發(fā)生塑性變形以及斷裂等情況。

7 總結(jié)

通過對(duì)機(jī)械裝備的一些關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行升級(jí)、研發(fā)，提高漁業(yè)裝備的機(jī)械化程度，實(shí)現(xiàn)機(jī)器換人、漁船減員等目標(biāo)。提高漁業(yè)裝備安全技術(shù)水平，減少安全隱患及事故。提高漁船使用的舒適性、可靠性能等。

[參考文獻(xiàn)]

[1]俞存根，宋海棠，姚光展，等東海大陸架海域經(jīng)濟(jì)蟹類種類組成和數(shù)量分布[J].海洋與湖沼，2006（01）：53-60.

[2]俞存根，宋海棠，姚光展.東海蟹類群落結(jié)構(gòu)特征的研究[J].海洋與湖沼，2005（03）：213-220.

[3]林杭賓，鄭基，王玉明.浙江岱山蟹籠漁具漁法調(diào)查分析[J].浙江海洋學(xué)院學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2013，32（04）：319-322.

[收稿日期]2020-04-02

[基金項(xiàng)目]舟山市科技計(jì)劃項(xiàng)目“蟹籠漁船蟹籠自動(dòng)脫鉤機(jī)及回收裝置研究”（項(xiàng)目編號(hào)：2018021014）。

[作者簡(jiǎn)介]蔣猛（1991-），男，江蘇淮安人，碩士研究生;研究方向：漁業(yè)機(jī)械化。