拖网加工渔船吸鱼装置的方案设计*

周重光，周小敏，史晓敏

(1.舟山隆昇船业有限公司，浙江 舟山 316000;2.浙江海洋学院 船舶与海洋工程学院，浙江 舟山 316004)

1 前言

吸鱼泵种类繁多，大致可分为:射流鱼泵、离心鱼泵、潜水鱼泵和真空鱼泵等。

射流吸鱼泵(采用文杜里管效应):美国“ETI”公司在1988年研究成功拥有专利权的SILKSTREAM射流吸鱼泵。世界范围内至今已有200多台泵还在使用中，遍及挪威、苏格兰、爱尔兰、希腊、马耳他，加拿大、智利、美国、新西兰、菲律宾和我国台湾省等世界各地的养殖场。该泵可用来输送活的鲶鱼、虾、海鲈、海鲷、罗非鱼、鳗鱼、鲑鱼等鱼类。

气力吸鱼泵:我国20世纪60年代，上海渔业机械仪器研究所和浙江省海洋水产研究所研制成功了气力吸鱼泵。它利用罗茨鼓风机在整个管路系统中抽风，当系统风速高于鱼的悬浮速度时，鱼货随风气流吸入，再经扩容器进入卸料口排出。经试验可抽吸冰鲜黄鱼、带鱼、鳓鱼、墨鱼，但不能抽吸活鱼，且鼓风机噪声大且机件易腐蚀，只做“海上过鲜”用。

离心式吸鱼泵:离心式吸鱼泵像1台离心水泵，靠叶轮的高速运转将鱼抽吸上来。20世纪50年代美国马可公司就已研制成功离心式潜水吸鱼泵。它是利用液压原理驱动泵的叶轮旋转来抽吸渔获物，离心式吸鱼泵一般不能抽吸活鱼。

真空吸鱼泵:国外吸鱼泵的研制工作早在20世纪五、六十年代就开始了，普遍采用真空技术来卸载鱼货。如荷兰KUBBE公司试制成功的真空吸气卸鱼装置，抽吸鱼货量达到20～80 t/h。

当时的苏联海洋与渔业研究所研制成功使用真空泵的水力压气输鱼装置，吸鱼量达60 t/h。丹麦“IRAS”公司生产的真空吸鱼泵被挪威、法国、冰岛、爱尔兰、加拿大等国应用。大型PV系列真空吸鱼泵达500 t/h，小型的可在工厂化养殖池中用来输送小鱼、小虾等。挪威的坦道斯公司(TENDOS)和CFLOW公司生产的真空吸鱼泵都有较高的知名度。美国“ETI”公司(Environmental Technologes.Inc)生产的TRANSVAC型真空吸鱼泵的抽吸量从300～360 t/h，功率从23～190 kW，且鱼体不受损伤［1］。

近年来随着国内远洋渔业产业的快速发展，国内远洋渔业企业和科研院所合作，进行了很多国外吸鱼产品的国产化研究工作，本公司长期对国外吸鱼装置进行跟踪研究，并进行了拖网渔船吸鱼装置的国产化研发，该项研究对提升我国远洋渔船加工装备的国产化水平，具有现实意义。

2 方案设计及总体结构布置

2.1 用黑箱法寻找总功能的转换关系

用“黑箱”来表达设计任务，设计过程为逐步打开黑箱，确定其内部结构，实现输入量转化为输出量的过程，如图1所示［2］。

图1 仿生饵料装置的“黑箱”示意图

2.2 总功能分解

(1)总功能分解的依据 机器一般由五部分组成:动力系统、传动系统、执行系统、控制和支撑系统。其技术过程通常是:原动机→传动→控制→执行机构，而这四部分都安装在支撑部件上。为表示这种技术过程和周围环境关系，用技术流程图来表示，如图2所示。此技术流程图已较清楚地将机器的技术轮廓展示出来，可直接求得总功能的解，并为总功能的分解提供了可靠的依据。

图2 技术流程图

(2)总功能的分解 将总功能分解为一级、二级分功能，二级分功能若还找不出解，可继续往下分解，直到找到相应的原理解为止。

2.3 建立功能结构图

建立总功能与一、二级分功能的功能结构图，如图3所示。

图3 功能结构图

2.4 原理解法和原理解组合

功能结构图建立后，就可寻找各功能单元的解，然后用形态学矩阵法对功能元的解进行组合，可得到多种设计方案的多种解［3］如表1所列。

表1 原理解组合［3］

理论方案组合数=3×3×3×3×3×3×3=2 187种。

由于考虑到各个功能解的匹配性、机构在拖网渔船上运行的可行性、真空抽鱼、围网内的环境特点等因素，并借鉴国内外各种吸鱼装置研制的成功经验［4］，从上述理论方案中优选出4种可行方案进行评价与比较。

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 方案评价及选择

对于复杂问题，选择有价值的组合方案，可采用选择表。先建立选择表，再拟出一些选择标准，例如:①鱼水吸收能力是否达到设计要求;②占用空间和制造成本是否满足设计要求;③装置能否适应围网吸鱼环境;④动作是否可靠，要考虑到鱼损率。

按照这些标准，对每个方案加以判定，能满足要求的方案记为“+”;不能满足要求的方案应记为“-”，并在明细栏内简要注明问题所在，4种可行方案的评价标准是根据设计要求建立的。

4种可行方案进行了模型样机制作，结合国内吸鱼装置以往设计的经验，对4种模型样机进行了吸鱼初步试验，根据初步试验结果，从鱼水吸收能力、占用空间、制造成本、鱼损率、围网吸鱼环境适应性几个方面对4种可行方案进行评价，评价结果如表2所列。

表2 方案评价

将评价结果与该装置设计要求进行对照，方案I为较理想的方案。即采用真空泵为抽气动力，采用离心式鱼水分离环节，锥形筒体，焊接机架科学合理，并采用PLC控制，提高了控制的可靠性。

3 总体布置简图

总体布置简图如图4所示。

图4 吸鱼装置总体布置图

4 结论

经过多次试验和改进的真空吸鱼泵已基本达到设计要求，可抽吸体重为1kg左右的鲜活海淡水鱼类而无损伤，抽吸量为15～20t/h。该吸鱼泵价格约7万元/台，国外同样规格的泵要20万元/台，该泵比较适合我国国情，便于推广应用。

但该型真空吸鱼泵的功率还需进一步增大，需增至20～22kW，以增加泵的吸力，提高吸鱼速度，并需进一步完善提高。同时吸鱼泵在船上的安装位置还需优化，只有这样吸鱼泵才能更快地推广应用。

［1］ 叶燮明，徐君卓.国内外吸鱼泵研制现状［J］.现代渔业信息，2005(9):8-9.

［2］ 余 雷，龚建成，喻全余.基于功能原理的机械方案中的机构创新设计［J］.安徽工程科技学院报(自然科学版)，2003(2):59-62.

［3］ 吴若梅.基于黑箱-灰箱理论的机械产品方案设计［J］.包装工程，2003(2):19-20.

［4］ 叶燮明，徐君卓.深水网箱真空吸鱼泵的试验研究［J］.渔业现代化，2003(3):25-26.