新型對蝦養殖投飼裝置研究

近年來，我國的水產養殖業發展迅速，各地的水產養殖規模不斷擴大，對勞動力的需求持續增加，采用機械代替人工的養殖方法逐步被認可，養殖機械得到迅速發展。其中自動投飼機因為能夠節省人工和飼料，高產、增效顯著，因此開始被一些水產養殖戶所利用，在養殖勞動力日益缺乏、成本上升的現實下，成為漁業生產中一種重要的現代養殖機械。

在水產業中，對蝦是我國單一產值最大的養殖品種，因而在水產養殖中對蝦養殖一直占有極其重要的地位。對蝦的攝食特性決定了投喂的飼料必須在養殖池中均勻拋撒，而通常現有的投飼機只能做到定點定時投料，移動式投飼機的發展尚未成熟，特別是在對蝦養殖中沒有合適的投飼機可用。為了擴大對蝦養殖產業，提高對蝦產量和經濟效益，研制適合對蝦養殖過程中使用的投飼機就極其重要。

　　1投飼機種類及工作原理

　　1.1投飼機種類

現有投飼機種類較多，按照養殖方式、投料方式、喂料方式等主要特征，可分為多種類型。由于養殖方式的不同，可分為池塘投飼機、網箱投飼機和工廠化投飼機3類。目前，池塘養殖是我國主要的養殖方式，因此池塘投飼機也是目前投飼機中應用最廣、使用量最大的一種，其拋撒面積一般為10～50m2;網箱投飼機又分為水面網箱投飼機和深水網箱投飼機，其拋撒面積一般控制在3m2左右，為避免浪費飼料，深水網箱投飼機須要把飼料直接輸送到水面以下的網箱中；工廠化投飼機多用于自動化養殖中，要求投飼機每次的下料量少且精確，拋撒面積一般在lm2左右。

按投料方式的不同，可分為離心式投飼機和氣力式投飼機2類。離心式投飼機一般是單機，主要是利用離心力的作用將飼料拋散出去，通常使用電機帶動轉盤，靠離心力把飼料拋撒出去；氣力式投飼機一般是一個系統，原理是借助氣力將飼料吹撒出去，適合于集中控制。

根據喂料方式的不同，投飼機可分為牽引電磁鐵下料型、螺旋進給型、偏心輪振動型等。電磁鐵下料型投飼機是以電磁鐵控制料口啟閉，由于機構簡單，制造及維修方便，價格最便宜，但可靠性不高；螺旋進給型投飼機是以螺旋輸送方式喂料，主要用于定量投喂，以及稍遠距離輸送飼料，實驗室和工廠化養魚中常用此種類型；偏心輪振動型投飼機是以低速電機帶動偏心輪，從而帶動傾斜送料平面振動來完成送料，是目前主流喂料方式；管道輸送型投飼機是以管道輸送飼料，利用壓縮空氣吹動飼料在管道中運動。

　　1.2投飼機的工作原理

以目前廣泛應用于池塘養殖的振動式投飼機為例，介紹投飼機的工作原理。圖1為振動式投飼機的主要構件圖。其工作過程：按下副電機3啟動按鈕，電機開始周期性工作，當電機轉動時，帶動偏心連桿4使下料盤振動，位于料箱1中的飼料落入拋物盤中，主電機帶動拋物盤轉動，在離心力的作用下使飼料拋散出去；當副電機3停止轉動時，形成喂料間隙時間，此時下料機構停止下料。改變電氣控制盒6的參數，可以改變間隙閉合時間、一次投飼工作工期時間、停歇間隔時間，從而可以根據需要的變化來改變相關參數，以滿足特定的投飼要求。

　　2、對蝦投飼裝置結構原理與性能參數

　　2.1結構原理

為克服現有投飼機只能定點投飼、無法應用于對蝦養殖業中的缺陷，筆者通過研究現有投飼機的性能特點及對蝦的1攝食特性，設計出如圖2所示的一種新型對蝦養殖投飼裝置。本裝置是助力式小車與投飼機的集成，蓄電池2作為投飼機1與電動減速機3的動力電源，電動減速機經小鏈輪7、大鏈輪8傳遞動力，驅使小車行走，從而在移動過程中投飼。投飼距離、投飼時間由投飼機控制裝置調節，同時，小車行走速度由調速器調節，以適應變化的條件，從而滿足具體的投飼需求。

　　2.2性能技術參數

本研究中新型對蝦養殖的投飼裝置相關技術參數：電源電壓24V，投飼機主電機功率100W，投飼機副電機功率80W，料箱最大容量80kg，投飼距離3-25m，工作行走額定速度1m/s，電動減速機額定功率600W，投飼裝置尺寸：120cem×80em×150cm。

　　3、影響投飼裝置投飼性能的關鍵因素

　　3.1投飼裝置的結構設計

整體而言，投飼裝置是由移動小車與投飼機集合而成的，采用輪式移動。其中小車框架是由型號為30x3角鋼焊接而成，框架上面鋪設一厚度為1.5mm的鋼板，采用螺拴連接；此外，科學布置投飼裝置各部件的位置，使結構整體重心與軸在同一平面上。該設計結構可以減輕投飼裝置的重量，保證行走投飼的穩定性。

　　3.2電動機的選擇

　　與現有定點投飼機不同，因本投飼裝置進行行走投飼、采用蓄電池供電，所以選擇直流電動機作為動力源。根據小車行走速度、路面狀況及其自身重量計算出投飼小車采用的電動機應為24V、600W具有硬特性的永磁式直流電動機。

　　3.3電控系統

電子控制器是目前投飼機系統的主要組成部分，其控制原理圖如圖3所示。閉合開關SJ，電容C2開始充電，此時芯片IC輸出高電位，繼電器J和落料電磁鐵C沒有電流通過，投飼機暫未下料；當電容C2充電并達到一定電壓時，此時芯片IC輸出低電壓，繼電器與落料電磁鐵有電流通過，投飼機機開始喂料。

芯片IC輸出低電位時，電容C2通過電位器W1開始放電，當降到一定電壓時，使芯片輸出高電位并停止落料，然后電容通過電位器W2開始充電，繼而使得投飼機開始下料。按照此步驟，使投飼機在工作過程中形成投飼時間和投飼間隔時間。

控制器設計的目的是提高投飼機的自動化投飼水準，即改變控制盒上已設定的參數，即可改變投飼機的投飼時間、間隔時間、工作時間及投飼距離，以滿足不同條件下的投飼需求。本投飼裝置中的投飼時間、投飼間隔時間為0-30s且可調，投飼距離3-25m。根據脈寬調制原理，采用調速器對小車的行走速度進行調節。

　　4、應用試驗及效果

2012年3月在中國水產科學研究院漁業機械儀器研究所松江基地進行應用試驗，根據水產行業投飼機標準測定各參數數值，測得小車速度60m/min，路況不好時速度有所減慢，調節投飼機控制器可使投飼距離在3-25m之間變化。該新型對蝦養殖投飼裝置行走平穩，投飼狀況良好，無抖動現象。應用試驗中所測得參數與設計基本相符，達到預期要求。

　　5、小結

　　本對蝦養殖投飼裝置結構簡單、成本低、制造簡便，與現有投飼機相比，最大優點在于它可以移動投喂飼料，且工作穩定，解決了目前對蝦養殖中仍采用人力投飼這一缺點。

因本投飼裝置需要移動投飼，無法方便利用常用交流電，而本設計中所用的蓄電池質量較大，也會帶來不便，因此筆者認為如何利用太陽能并將其運用到移動投飼裝置中是將來研究發展的趨勢。

目前我國移動式投飼裝置尚不成熟，應用甚少，筆者所設計的新型對蝦養殖投飼裝置從生產實際考慮，具有科學性與實用性。該投飼裝置在對蝦養殖過程中的應用，能夠解放部分勞動力，從而使他們做好對蝦養殖過程中疾病防御等其他工作，進一步促進對蝦養殖業的蓬勃發展。


本文來自《江蘇農業科學》2013年第4期

作者：汪萬里1,2，陳軍1

1．農業部漁業裝備與工程技術重點實驗室／中國水產科學研究院漁業機械儀器研究所；
2．上海海洋大學