一种模拟网箱潜降过程压变环境对鱼类影响的测试装置

本发明涉及一种模拟网箱养殖环境对鱼类影响的测试装置，特别是一种模拟网箱潜降过程压变环境对鱼类影响的测试装置。

背景技术：

1、目前近海小网箱数量巨大，出现养殖密度过高、生态环境破坏、病害污染等问题，而且多数采用木板和泡沫浮球作为浮架系统，抗风浪性能较差，只能应用于内湾海域或入海河口段。我国主流的hdpe 重力式深水网箱，技术发展近20 余年，仍无法保证抵抗台风正面袭击，屡遭损失，难以适应开放海域强流大浪的冲击，多数网箱仍离不开海岛和有利地形的庇护。

2、为缓解近岸海洋养殖发展问题，实现海洋养殖可持续发展，向水质优良的深远海开放海域拓展养殖空间成为海洋养殖发展的必然趋势。深远海开放海域水质清澈，富含丰富的营养物质，有利于水产养殖的生长。然而，由于海域位置的特殊性，这些区域常常受到风浪、台风等自然影响因素的影响，给养殖业带来了一定的风险和挑战。随着工业技术的发展，深远海超大型网箱逐步发展，其中出现一种具有主动躲避海面风浪的潜降网箱，在恶劣天气条件下，如台风和风暴，潜降网箱可以通过下沉到水下一定深度来减少风浪对网箱和养殖鱼类的影响，降低损失风险。但目前尚处于探索阶段，特别是在网箱潜降过程中，网箱潜降速度，潜降平稳性，导致鱼类会受到水压变化、波流载荷等影响，进行鱼膘的调节、鱼体的姿态调整等生理反应，影响养殖鱼群的身体机能，甚至导致死亡。

3、为了探究网箱潜降过程中压变环境和波流载荷对养殖鱼群影响，设计一种模拟网箱潜降过程的测试装置，包括模拟不同潜降速度对水压环境的模拟，以及网箱潜降平稳性对波流载荷的模拟，从而观测养殖鱼在网箱潜降过程的适应性，为潜降网箱潜降过程控制技术研究提供参考。

4、故此，提出本发明。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了解决上述现有技术的不足而提供一种模拟网箱潜降过程压变环境对鱼类影响的测试装置。

2、为了实现上述目的，本发明所设计的一种模拟网箱潜降过程压变环境对鱼类影响的测试装置，其结构中，包括：

3、支架；

4、压力容器，其设有以供外部压缩气体进入容腔的接头ⅰ，以供外部高压水进入容腔的接头ⅱ，单向阀，以及将容腔内的水压力信号转换成电信号输出的压力传感器；容腔内的水经单向阀流出，并在容腔内形成设定流向的水流环境；

5、以及，动力及传动装置，其驱动压力容器进行晃荡运动；

6、其中，压力容器和动力及传动装置均安装至支架的工作台面上。

7、本发明的具体设计原理，如下：

8、（1）压力控制模拟：压力容器模拟网箱养殖环境，通过外部压缩气体进入压力容器，间接实现对容器内水压力的控制，通过调节压力的大小和变化速度，模拟网箱下潜或者上浮中不同速度下的水压变化，从而研究鱼类的生理适应能力。

9、（2）波流载荷模拟：通过一定幅度的晃动压力容器模拟波浪载荷的外在影响，通过循环流模拟水流，观察鱼类在波流载荷下的生存状态和适应能力。这可以帮助评估鱼类对波浪的耐受能力，并优化养殖网箱的设计以减少波浪对鱼类的影响。

10、优选的，上述一种模拟网箱潜降过程压变环境对鱼类影响的测试装置，其结构中：

11、所述压力容器，包括：顶端盖、筒体和底端盖；接头ⅰ、单向阀和压力传感器则均安装至底端盖上；所述筒体为立式结构；

12、所述顶端盖，包括盖体ⅰ、盖体ⅱ和阀；接头ⅱ安装至盖体ⅱ上；

13、其中，盖体ⅱ和底端盖分别安装至筒体的端口上，并且盖体ⅱ和底端盖法兰连接，盖体ⅰ遮挡锁紧盖体ⅱ、筒体和底端盖的螺母；

14、同心结构的盖体ⅰ和盖体ⅱ通过卡扣结构在轴向上互相锁紧，并通过盖体ⅰ和/或盖体ⅱ自转解开；

15、盖体ⅰ和盖体ⅱ通过阀在周向上互相锁紧，并在压力容器内的实时压力值≤压力阈值a时解开，压力阈值a为预设值；

16、所述动力及传动装置，包括：一对丝杆滑块机构ⅰ、一个传动带轮组件、一个步进电机或伺服电机ⅰ、一对摆杆组件、一个连杆、一个丝杆滑块机构ⅱ、一个步进电机或伺服电机ⅱ和一个铰接座；

17、每个丝杆滑块机构ⅰ的丝杆ⅰ均通过固定座ⅰ安装至支架的工作台面上，并且丝杆ⅰ在水平方向a上延伸，滑块ⅰ安装至丝杆ⅰ上，并在丝杆ⅰ的延伸方向上作直线运动；

18、步进电机或伺服电机ⅰ安装至支架的工作台面上，并通过传动带轮组件与一对丝杆滑块机构ⅰ的丝杆ⅰ传动连接；

19、丝杆滑块机构ⅱ的丝杆ⅱ安装至固定座ⅱ上，并在支架的工作台面的射线方向上延伸，铰接座安装至支架上，丝杆滑块机构ⅱ的固定座ⅱ铰接至铰接座上，丝杆ⅱ绕着前述水平方向a的垂直轴作圆周运动，滑块ⅱ安装至丝杆ⅱ上，并在丝杆ⅱ的延伸方向上作直线运动，步进电机或伺服电机ⅱ安装至固定座ⅱ上，并和丝杆ⅱ传动连接；

20、每个摆杆组件，均包括支杆和摆杆，支杆安装至支架上，摆杆铰接至支杆上，并绕着前述水平方向a的垂直轴作圆周运动；

21、一对摆杆的一侧端部通过连杆互相连接，连杆安装至滑块ⅱ上；

22、其中，压力容器位于一对丝杆滑块机构ⅰ的中间，压力容器的底端盖通过一对铰接轴ⅰ铰接至一对丝杆滑块机构ⅰ的滑块ⅰ上，压力容器的盖体ⅱ通过一对铰接轴ⅱ铰接至一对摆杆的另一侧端部上；

23、步进电机或伺服电机ⅰ通过丝杆滑块机构ⅰ驱动压力容器在水平方向a上进行往复直线位移，同步的丝杆滑块机构ⅱ则通过步进电机或伺服电机ⅱ驱动一对摆杆进行往复圆周运动，进而驱动压力容器绕着前述水平方向a的垂直轴作往复圆周运动。

24、上述优选方案中的压力容器，其结构中筒体为立式结构，通过增加筒体的高度进而增大压力容器的容积及截面积的长度，在确保养殖鱼类能够有相对更大的游动水域，更逼近养殖网箱的养殖环境的同时，不多占用水平空间。但是，为了实现在测试过程中养殖鱼类能够有相对更大的游动水域，上述立式结构的筒体在测试开始前需要在动力及传动装置驱动下进行翻转运动，即在竖直/水平状态切换。

25、另外，其结构中顶端盖采用盖体ⅰ、ⅱ的分体设计，盖体ⅱ和底端盖通过法兰连接锁紧盖体ⅱ、筒体和底端盖，盖体ⅰ遮挡锁紧盖体ⅱ、筒体和底端盖的螺母，同心结构的盖体ⅰ和盖体ⅱ在轴向上互相锁紧，只能通过盖体ⅰ和/或盖体ⅱ自转解开，而盖体ⅰ和盖体ⅱ在周向上又通过阀互相锁紧，因此只能先泄压，即等待压力容器内的实时压力值≤压力阈值a（安全压力值），同步的在周向上锁紧盖体ⅰ和盖体ⅱ的阀切换状态之后，才能够通过旋转盖体ⅰ和/或盖体ⅱ先打开盖体ⅰ，而后再卸下锁紧盖体ⅱ、筒体和底端盖的螺母，此时原本法兰锁紧的盖体ⅱ、筒体和底端盖三者才能够打开，因此本发明能够彻底地杜绝“未将压力容器内的压力释放（即降至安全压力值以下）而开启盖体导致危险隐患”的情况发生。

26、上述一种模拟网箱潜降过程压变环境对鱼类影响的测试装置，其结构中至少筒体优选择为透明状，以方便外部直接观察压力容器内压力大小和压力变化速度发生改变时压力容器内养殖鱼的适应性行为。

27、上述一种模拟网箱潜降过程压变环境对鱼类影响的测试装置，其结构中所述盖体ⅱ和底端盖在筒体的端口上的具体安装结构优选择为：

28、所述盖体ⅱ和底端盖上朝向筒体的表面均设有环槽，筒体的两侧端口分别插入对应的环槽内，并相互楔紧。

29、上述一种模拟网箱潜降过程压变环境对鱼类影响的测试装置，其结构中所述盖体ⅱ和底端盖法兰连接的具体结构优选择为：

30、所述盖体ⅱ和底端盖上均设有通孔，并在各自周缘均匀的分布；

31、在筒体的外圈均匀的分布螺栓，螺栓依次贯穿底端盖和盖体ⅱ上的通孔再通过螺母锁紧。

32、上述一种模拟网箱潜降过程压变环境对鱼类影响的测试装置，其结构中所述盖体ⅰ和盖体ⅱ的卡扣结构具体优选择为：

33、所述盖体ⅱ的侧面上设有母扣，并在周向上均匀的分布，所述盖体ⅰ的侧面上设有公扣，并在周向上均匀的分布，通过盖体ⅰ和/或盖体ⅱ自转切换公扣和母扣的扣合状态。

34、上述一种模拟网箱潜降过程压变环境对鱼类影响的测试装置，其结构中所述盖体ⅰ和盖体ⅱ通过阀在周向上互相锁紧的具体结构优选择为：

35、所述阀，包括：阀座、阀芯轴和螺旋弹簧；

36、所述阀座设有腔体，以及独立与腔体贯通的轴孔ⅰ和轴孔ⅱ，所述盖体ⅰ上设有限位孔，所述盖体ⅱ上设有安装孔，

37、阀芯轴的表面形成凸起，并且位于凸起一侧的轴段ⅰ穿过阀座的轴孔ⅰ，另一侧的轴段ⅱ穿过阀座的轴孔ⅱ，

38、螺旋弹簧衬套至轴段ⅰ上，阀芯轴的凸起与轴孔ⅱ的内口沿互相抵接，螺旋弹簧抵接于凸起与轴孔ⅰ的内口沿之间，

39、阀安装至盖体ⅱ的安装孔内，在压力容器内的实时压力值＞压力阈值a时，压力容器的压力驱使阀芯轴压缩螺旋弹簧，并且阀芯轴的轴段ⅰ伸入盖体ⅰ的限位孔内，盖体ⅰ和盖体ⅱ在周向上互相锁紧。

40、进一步的，上述一种模拟网箱潜降过程压变环境对鱼类影响的测试装置，其结构中：所述底端盖上还设有开/关可切换的管路组件，并与压力容器的容腔互相贯通，控制切换管路组件的开/关，通过及时释放压力容器内的压力可以实现压力容器内压力的瞬时调节，进一步保护测试设备和操作人员的安全。

41、再进一步的，上述一种模拟网箱潜降过程压变环境对鱼类影响的测试装置，其结构中还包括视觉系统，用于实时监测压力容器内部，上述视觉系统能够进一步提升本测试装置的自动化及智能化程度，同时采用视觉系统代替肉眼观察，能够最大程度上提升观察准确性，避免肉眼在疲劳状态下出现的错误观察信息对测试结果的影响。

42、与现有技术相比较，本发明得到的上述一种模拟网箱潜降过程压变环境对鱼类影响的测试装置，其具备以下的技术效果：

43、本发明测试装置模拟不同潜降速度对水压环境的模拟，以及网箱潜降平稳性对波流载荷的模拟，从而观测养殖鱼在网箱潜降过程的适应性，为潜降网箱潜降过程控制技术研究提供参考。即帮助科研人员更好地了解鱼类在深海养殖环境中的生存状态和适应能力，为深海养殖技术的发展提供重要的参考和支持。同时，通过模拟各种自然因素（波浪载荷等）的影响，可以指导养殖业者制定科学的养殖策略，提高养殖效益和生产稳定性。通过更全面地模拟深海环境中的各种自然影响因素，可以优化养殖网箱的设计，提高养殖效益，保护海洋生态环境。

44、本发明测试装置，其结构中顶端盖采用盖体ⅰ、ⅱ的分体设计，盖体ⅱ和底端盖通过法兰连接锁紧盖体ⅱ、筒体和底端盖，盖体ⅰ遮挡锁紧盖体ⅱ、筒体和底端盖的螺母，同心结构的盖体ⅰ和盖体ⅱ在轴向上互相锁紧，只能通过盖体ⅰ和/或盖体ⅱ自转解开，而盖体ⅰ和盖体ⅱ在周向上又通过阀互相锁紧，因此只能先泄压，即等待压力容器内的实时压力值≤压力阈值a（安全压力值），同步的在周向上锁紧盖体ⅰ和盖体ⅱ的阀切换状态之后，才能够通过旋转盖体ⅰ和/或盖体ⅱ先打开盖体ⅰ，而后再卸下锁紧盖体ⅱ、筒体和底端盖的螺母，此时原本法兰锁紧的盖体ⅱ、筒体和底端盖三者才能够打开，因此本发明能够彻底地杜绝“未将压力容器内的压力释放（即降至安全压力值以下）而开启盖体导致危险隐患”的情况发生。

45、本发明测试装置，其结构中盖体ⅱ、筒体和底端盖三者机械锁紧，结构简单，且稳定性好。

46、本发明测试装置，其结构布局合理，不过多占用水平空间。

技术特征：

1.一种模拟网箱潜降过程压变环境对鱼类影响的测试装置，其特征是，包括：

2.根据权利要求1所述的一种模拟网箱潜降过程压变环境对鱼类影响的测试装置，其特征在于：

3.根据权利要求2所述的一种模拟网箱潜降过程压变环境对鱼类影响的测试装置，其特征是至少筒体为透明状。

4.根据权利要求2所述的一种模拟网箱潜降过程压变环境对鱼类影响的测试装置，其特征是所述盖体ⅱ和底端盖在筒体的端口上的具体安装结构为：

5.根据权利要求2所述的一种模拟网箱潜降过程压变环境对鱼类影响的测试装置，其特征是所述盖体ⅱ和底端盖法兰连接的具体结构为：

6.根据权利要求2所述的一种模拟网箱潜降过程压变环境对鱼类影响的测试装置，其特征是所述盖体ⅰ和盖体ⅱ的卡扣结构具体为：

7.根据权利要求2所述的一种模拟网箱潜降过程压变环境对鱼类影响的测试装置，其特征是所述盖体ⅰ和盖体ⅱ通过阀在周向上互相锁紧的具体结构为：

8.根据权利要求2所述的一种模拟网箱潜降过程压变环境对鱼类影响的测试装置，其特征在于：所述底端盖上设有开/关可切换的管路组件，并与压力容器的容腔互相贯通。

9.根据权利要求1所述的一种模拟网箱潜降过程压变环境对鱼类影响的测试装置，其特征是还包括视觉系统，用于实时监测压力容器内部。

技术总结
本发明公开了一种模拟网箱养殖环境对鱼类影响的测试装置，特别是一种模拟网箱潜降过程压变环境对鱼类影响的测试装置，包括：支架；压力容器，其设有以供外部压缩气体进入容腔的接头Ⅰ，以供外部高压水进入容腔的接头Ⅱ，单向阀，以及将容腔内的水压力信号转换成电信号输出的压力传感器；容腔内的水经单向阀流出，并在容腔内形成设定流向的水流环境；以及，动力及传动装置，其驱动压力容器进行晃荡运动；其中，压力容器和动力及传动装置均安装至支架的工作台面上。本发明解决了“实现模拟养殖鱼在网箱潜降过程的适应性”的技术问题。本发明能够为潜降网箱潜降过程控制技术研究提供参考。

技术研发人员：姜楚华,刘恒,徐逸轲,陈俊华,黄楷正,俞劲
受保护的技术使用者：宁波大学科学技术学院
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23