10YYC-Y125型水产高效喷施船研制

武汉市农科院农机所 万勇 陈鸿 张俊峰 杜铮

10YYC-Y125型水产高效喷施船研制

武汉市农科院农机所 万勇 陈鸿 张俊峰 杜铮

湖北省是我国淡水渔业资源大省，淡水渔业的发展正加速朝高度集约化、高度安全化、高度生态化方向发展。然而，随着水产动物集约化养殖程度的不断提高以及养殖环境的不断恶化，水产动物病害逐渐增多，已成为制约水产发展的主要瓶颈之一。

《中华人民共和国渔业法》第二十条规定“从事养殖生产应当保护水域生态环境，科学确定养殖密度，合理投饵、施肥、使用药物，不得造成水域的环境污染”。

湖北省水产局2016年制订的《关于加强渔业生态文明建设的指导意见》明确提出要“充分发挥现代科技对渔业生态文明建设的引领和支撑作用，全面推进生态健康养殖”。要“规范用药、投饵、投肥方式，严格控制渔业投入品污染；不断提高水产健康养殖覆盖率，使池塘健康养殖示范面积达到70%”。

因此，高效、安全、低成本、无毒、无公害地使用鱼用药物对我国水产养殖业的健康稳定发展具有非常重要意义。

1 项目研究背景

随着我国淡水水产养殖业的迅猛发展，水产动物病害、水环境污染已成为影响我国淡水水产养殖业发展的主要制约因素。鱼病防治中鱼药的使用是水产养殖中一个必不可少的环节。

根据大多数鱼药的特性，在施药过程中需要保证如下几点：

（1）鱼药不能与金属接触（容器盛装、管道过流）。

（2）鱼药要尽量全池均匀施放。

（3）鱼药施放时浓度在安全值范围内。

（4）尽量避免鱼药和人体直接长时间接触。

传统的人工施用鱼药，要完成混药和人工泼洒。首先在木质、陶瓷或塑料容器中加入水，使药物充分溶解、按比例稀释，再用人工将药液均匀泼洒于水中。以 50亩（1hm2=15亩）水面为例，用人工泼洒需要2人2 h，这样施药存在工作效率低、劳动强度大和泼洒不均匀等问题，在使用药性较大的鱼药时，极易造成人、畜、鱼中毒。

本项目研制的水产高效喷施船特点：（1）以汽油机水泵为动力，水泵高压水流一部分作为驱动动力使船前进，另一部分和药箱的药液混合；（2）船上装有混药剂量调节装置，可以实现混药的比例定量精准调节，以适应不同鱼药施放的浓度要求；（3）整机采用无线遥控，能实现远程控制船体转向操作。

2 项目方案设计

2.1 鱼药船总体方案设计

2.1.1 工作原理

船体采用玻璃钢材质，以汽油机水泵作为动力，加压后的一部分水流利用文丘里、混药装置与药箱的鱼药混合后由船体尾部喷管高速喷出，驱动船体前进，同时完成鱼药的施放；另一部分水流在电磁阀的作用下，由无线遥控装置控制，实现船体转向操作。

鱼药船整机包括船体、动力装置、混药装置、电气系统、无线遥控系统及连接管路、线路等，整机结构原理如图1所示。

图1 鱼药船总体结构示意图

2.1.2 技术原理

2.1.2.1 文丘里原理

文丘里效应的原理（图2）是当气体或液体在文丘里管里面流动，在管道的最窄处，动态压力（速度头）达到最大值，静态压力（静息压力）达到最小值。气体（液体）的速度因为涌流横截面积变化的关系而上升。整个涌流都要在同一时间能经历管道缩小过程，因而压力也在同一时间减小，进而产生压力差，这个压力给流体提供一个外在吸力。

图2 文丘里原理图

2.1.2.2 定比例混药原理

该装置开有微孔，工作时能在文丘里装置的作用下吸取鱼药并与文丘里管中水流相融，从而实现鱼药与水的定比例混合。

2.2 喷施船动力选择

动力装置为小型汽油机水泵，通过螺栓与船体底部机架连接。

2.3 混药装置设计

一个孔能通过鱼药并与文丘里装置的水流混合，从而实现鱼药与水的定比例混合；调整装置控制旋钮，使不同的微孔处于工作状态，即可达到鱼药稀释、混合的、施放的不同比例要求：

（1）该装置开有4个不同直径的微孔，工作状态时只有一个孔能通过鱼药并与文丘里装置的水流混合，从而实现鱼药与水的定比例混合；调整装置控制旋钮，使不同的微孔处于工作状态，即可达到鱼药稀释、混合的、施放的不同比例要求。

图3 混药装置结构示意图

（2）该装置目前能直接实现1:100、1:500、1:1 000、1: 2 000 4个稀释比例的鱼药混合，间接实现多种比例的药剂混合。

（3）该装置设计装有旋钮指示标识，装置内有定位装置，能精确定位用户需要的比例。用户在用药前按照鱼药的施放稀释比例要求，转动旋钮到指示的刻度位置即可。

2.4 遥控操纵系统设计

遥控系统包括手持遥控器和无线接收装置。无线接收装置以MCU微处理器为核心，通过接收遥控器的信号实时控制电磁阀开闭（电磁阀为常闭状态），从而控制鱼药船在水流的作用下改变方向。无线遥控电气原理如图4所示。

图4 无线遥控电气原理图

遥控控制器的外形如图5所示：工作时点击1、2触点按键，即可操控电磁阀的开启，实现鱼药船的转向控制。

图5 遥控发射机

图6 接收机、电池与电磁阀

图6所示的是接收机以及接收机电源装置所组成的接收控制系统，其中接收机是用来接收从发射机传来的指令信号，经过放大、解码等处理后，控制电磁阀开启动作。接收机和电磁阀由锂电池供电。

3 项目关键技术和创新点

3.1 解决的关键技术

（1）药液与水的定比例混合稀释。采用自主研发的鱼药混合装置，能定比例自动将池塘水与鱼药混合，定量准确，安全性、可靠性高。

（2）喷施船驱动、转向与药液施放集成。采用一套水泵作动力，利用高压、高速水流既驱动船体前行及转向，又完成鱼药施放，结构简单，工作可靠，保证了生产安全，提高了工作效率及鱼药施放的均匀性。

（3）实现远程无线操控。利用手持遥控器无线连接船载遥控装置控制转向电磁阀开闭，可随时调整船体行进路线及方向，操作简单，使用方便，自动化程度高，极大减轻了鱼药施放的劳动强度。

3.2 项目创新点

（1）研制药液混合装置，实现鱼药的定比例自动混合稀释、施放，促推水产养殖的科学、安全施药，有利于生态环境保护，实现水产健康养殖持续发展。

（2）研制的遥控鱼药喷施船，一套动力，多重功效，整机结构简单，操作方便，工作可靠。

（3）项目实施过程中，积极开展农机与农艺结合、多学科协同创新，不断与水产专家联系沟通，保证了产品能直接面向市场，服务水产养殖。

4 研制结论

“10YYC-Y125型水产高效喷施船”以汽油机水泵为动力，船上装有混药剂量调节装置，可以实现混药的比例定量精准调节，以适应不同鱼药施放的浓度要求。

整机采用无线遥控，能实现船体远程控制操作，具有安全、高效、施药均匀、比例准确、自动化程度高等优点。相对人工节省成本40%以上。

水产高效喷施船研制历时3年，经过不断的试验、改进，目前的机具能满足大部分水溶性液态鱼药的施放。盛装鱼药的药箱和混合装置均采用塑料材质，保证鱼药的性能不受影响；利用无线电遥控技术控制鱼药船的运行，操作简单、使用方便，自动化程度高，是一款理想的鱼药施放机具。

主要性能参数：

外形尺寸（L×W×H） 1328×500×560（mm） 重量 30 kg行驶速度 1～1.5 m/s 转弯半径 2～2.5 m配套动力（汽油机水泵） 1.25 kW 遥控距离 200 m工作效率 45亩/h 续航时间 1.0 h

2017-06-08）