武漢市農(nóng)科院農(nóng)機所 萬勇 陳鴻 張俊峰 杜錚

10YYC-Y125型水產(chǎn)高效噴施船研制

武漢市農(nóng)科院農(nóng)機所 萬勇 陳鴻 張俊峰 杜錚

湖北省是我國淡水漁業(yè)資源大省，淡水漁業(yè)的發(fā)展正加速朝高度集約化、高度安全化、高度生態(tài)化方向發(fā)展。然而，隨著水產(chǎn)動物集約化養(yǎng)殖程度的不斷提高以及養(yǎng)殖環(huán)境的不斷惡化，水產(chǎn)動物病害逐漸增多，已成為制約水產(chǎn)發(fā)展的主要瓶頸之一。

《中華人民共和國漁業(yè)法》第二十條規(guī)定“從事養(yǎng)殖生產(chǎn)應當保護水域生態(tài)環(huán)境，科學確定養(yǎng)殖密度，合理投餌、施肥、使用藥物，不得造成水域的環(huán)境污染”。

湖北省水產(chǎn)局2016年制訂的《關于加強漁業(yè)生態(tài)文明建設的指導意見》明確提出要“充分發(fā)揮現(xiàn)代科技對漁業(yè)生態(tài)文明建設的引領和支撐作用，全面推進生態(tài)健康養(yǎng)殖”。要“規(guī)范用藥、投餌、投肥方式，嚴格控制漁業(yè)投入品污染；不斷提高水產(chǎn)健康養(yǎng)殖覆蓋率，使池塘健康養(yǎng)殖示范面積達到70%”。

因此，高效、安全、低成本、無毒、無公害地使用魚用藥物對我國水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的健康穩(wěn)定發(fā)展具有非常重要意義。

1 項目研究背景

隨著我國淡水水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的迅猛發(fā)展，水產(chǎn)動物病害、水環(huán)境污染已成為影響我國淡水水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展的主要制約因素。魚病防治中魚藥的使用是水產(chǎn)養(yǎng)殖中一個必不可少的環(huán)節(jié)。

根據(jù)大多數(shù)魚藥的特性，在施藥過程中需要保證如下幾點：

（1）魚藥不能與金屬接觸（容器盛裝、管道過流）。

（2）魚藥要盡量全池均勻施放。

（3）魚藥施放時濃度在安全值范圍內。

（4）盡量避免魚藥和人體直接長時間接觸。

傳統(tǒng)的人工施用魚藥，要完成混藥和人工潑灑。首先在木質、陶瓷或塑料容器中加入水，使藥物充分溶解、按比例稀釋，再用人工將藥液均勻潑灑于水中。以 50畝（1hm2=15畝）水面為例，用人工潑灑需要2人2 h，這樣施藥存在工作效率低、勞動強度大和潑灑不均勻等問題，在使用藥性較大的魚藥時，極易造成人、畜、魚中毒。

本項目研制的水產(chǎn)高效噴施船特點：（1）以汽油機水泵為動力，水泵高壓水流一部分作為驅動動力使船前進，另一部分和藥箱的藥液混合；（2）船上裝有混藥劑量調節(jié)裝置，可以實現(xiàn)混藥的比例定量精準調節(jié)，以適應不同魚藥施放的濃度要求；（3）整機采用無線遙控，能實現(xiàn)遠程控制船體轉向操作。

2 項目方案設計

2.1 魚藥船總體方案設計

2.1.1 工作原理

船體采用玻璃鋼材質，以汽油機水泵作為動力，加壓后的一部分水流利用文丘里、混藥裝置與藥箱的魚藥混合后由船體尾部噴管高速噴出，驅動船體前進，同時完成魚藥的施放；另一部分水流在電磁閥的作用下，由無線遙控裝置控制，實現(xiàn)船體轉向操作。

魚藥船整機包括船體、動力裝置、混藥裝置、電氣系統(tǒng)、無線遙控系統(tǒng)及連接管路、線路等，整機結構原理如圖1所示。

圖1 魚藥船總體結構示意圖

2.1.2 技術原理

2.1.2.1 文丘里原理

文丘里效應的原理（圖2）是當氣體或液體在文丘里管里面流動，在管道的最窄處，動態(tài)壓力（速度頭）達到最大值，靜態(tài)壓力（靜息壓力）達到最小值。氣體（液體）的速度因為涌流橫截面積變化的關系而上升。整個涌流都要在同一時間能經(jīng)歷管道縮小過程，因而壓力也在同一時間減小，進而產(chǎn)生壓力差，這個壓力給流體提供一個外在吸力。

圖2 文丘里原理圖

2.1.2.2 定比例混藥原理

該裝置開有微孔，工作時能在文丘里裝置的作用下吸取魚藥并與文丘里管中水流相融，從而實現(xiàn)魚藥與水的定比例混合。

2.2 噴施船動力選擇

動力裝置為小型汽油機水泵，通過螺栓與船體底部機架連接。

2.3 混藥裝置設計

一個孔能通過魚藥并與文丘里裝置的水流混合，從而實現(xiàn)魚藥與水的定比例混合；調整裝置控制旋鈕，使不同的微孔處于工作狀態(tài)，即可達到魚藥稀釋、混合的、施放的不同比例要求：

（1）該裝置開有4個不同直徑的微孔，工作狀態(tài)時只有一個孔能通過魚藥并與文丘里裝置的水流混合，從而實現(xiàn)魚藥與水的定比例混合；調整裝置控制旋鈕，使不同的微孔處于工作狀態(tài)，即可達到魚藥稀釋、混合的、施放的不同比例要求。

圖3 混藥裝置結構示意圖

（2）該裝置目前能直接實現(xiàn)1:100、1:500、1:1 000、1: 2 000 4個稀釋比例的魚藥混合，間接實現(xiàn)多種比例的藥劑混合。

（3）該裝置設計裝有旋鈕指示標識，裝置內有定位裝置，能精確定位用戶需要的比例。用戶在用藥前按照魚藥的施放稀釋比例要求，轉動旋鈕到指示的刻度位置即可。

2.4 遙控操縱系統(tǒng)設計

遙控系統(tǒng)包括手持遙控器和無線接收裝置。無線接收裝置以MCU微處理器為核心，通過接收遙控器的信號實時控制電磁閥開閉（電磁閥為常閉狀態(tài)），從而控制魚藥船在水流的作用下改變方向。無線遙控電氣原理如圖4所示。

圖4 無線遙控電氣原理圖

遙控控制器的外形如圖5所示：工作時點擊1、2觸點按鍵，即可操控電磁閥的開啟，實現(xiàn)魚藥船的轉向控制。

圖5 遙控發(fā)射機

圖6 接收機、電池與電磁閥

圖6所示的是接收機以及接收機電源裝置所組成的接收控制系統(tǒng)，其中接收機是用來接收從發(fā)射機傳來的指令信號，經(jīng)過放大、解碼等處理后，控制電磁閥開啟動作。接收機和電磁閥由鋰電池供電。

3 項目關鍵技術和創(chuàng)新點

3.1 解決的關鍵技術

（1）藥液與水的定比例混合稀釋。采用自主研發(fā)的魚藥混合裝置，能定比例自動將池塘水與魚藥混合，定量準確，安全性、可靠性高。

（2）噴施船驅動、轉向與藥液施放集成。采用一套水泵作動力，利用高壓、高速水流既驅動船體前行及轉向，又完成魚藥施放，結構簡單，工作可靠，保證了生產(chǎn)安全，提高了工作效率及魚藥施放的均勻性。

（3）實現(xiàn)遠程無線操控。利用手持遙控器無線連接船載遙控裝置控制轉向電磁閥開閉，可隨時調整船體行進路線及方向，操作簡單，使用方便，自動化程度高，極大減輕了魚藥施放的勞動強度。

3.2 項目創(chuàng)新點

（1）研制藥液混合裝置，實現(xiàn)魚藥的定比例自動混合稀釋、施放，促推水產(chǎn)養(yǎng)殖的科學、安全施藥，有利于生態(tài)環(huán)境保護，實現(xiàn)水產(chǎn)健康養(yǎng)殖持續(xù)發(fā)展。

（2）研制的遙控魚藥噴施船，一套動力，多重功效，整機結構簡單，操作方便，工作可靠。

（3）項目實施過程中，積極開展農(nóng)機與農(nóng)藝結合、多學科協(xié)同創(chuàng)新，不斷與水產(chǎn)專家聯(lián)系溝通，保證了產(chǎn)品能直接面向市場，服務水產(chǎn)養(yǎng)殖。

4 研制結論

“10YYC-Y125型水產(chǎn)高效噴施船”以汽油機水泵為動力，船上裝有混藥劑量調節(jié)裝置，可以實現(xiàn)混藥的比例定量精準調節(jié)，以適應不同魚藥施放的濃度要求。

整機采用無線遙控，能實現(xiàn)船體遠程控制操作，具有安全、高效、施藥均勻、比例準確、自動化程度高等優(yōu)點。相對人工節(jié)省成本40%以上。

水產(chǎn)高效噴施船研制歷時3年，經(jīng)過不斷的試驗、改進，目前的機具能滿足大部分水溶性液態(tài)魚藥的施放。盛裝魚藥的藥箱和混合裝置均采用塑料材質，保證魚藥的性能不受影響；利用無線電遙控技術控制魚藥船的運行，操作簡單、使用方便，自動化程度高，是一款理想的魚藥施放機具。

主要性能參數(shù)：

外形尺寸（L×W×H） 1328×500×560（mm） 重量 30 kg行駛速度 1～1.5 m/s 轉彎半徑 2～2.5 m配套動力（汽油機水泵） 1.25 kW 遙控距離 200 m工作效率 45畝/h 續(xù)航時間 1.0 h

2017-06-08）