10YYC-Y125型水產高效噴施船研制

武漢市農科院農機所 萬勇 陳鴻 張俊峰 杜錚

10YYC-Y125型水產高效噴施船研制

武漢市農科院農機所 萬勇 陳鴻 張俊峰 杜錚

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

《中華人民共和國漁業法》第二十條規定“從事養殖生產應當保護水域生態環境，科學確定養殖密度，合理投餌、施肥、使用藥物，不得造成水域的環境污染”。

湖北省水產局2016年制訂的《關于加強漁業生態文明建設的指導意見》明確提出要“充分發揮現代科技對漁業生態文明建設的引領和支撐作用，全面推進生態健康養殖”。要“規范用藥、投餌、投肥方式，嚴格控制漁業投入品污染；不斷提高水產健康養殖覆蓋率，使池塘健康養殖示范面積達到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養殖業的健康穩定發展具有非常重要意義。

1 項目研究背景

隨著我國淡水水產養殖業的迅猛發展，水產動物病害、水環境污染已成為影響我國淡水水產養殖業發展的主要制約因素。魚病防治中魚藥的使用是水產養殖中一個必不可少的環節。

根據大多數魚藥的特性，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裝置，可以實現混藥的比例定量精準調節，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、無線遙控系統及連接管路、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，動態壓力（速度頭）達到最大值，靜態壓力（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歷管道縮小過程，因而壓力也在同一時間減小，進而產生壓力差，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，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，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 遙控操縱系統設計

遙控系統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），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，實現魚藥船的轉向控制。

圖5 遙控發射機

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，其中接收機是用來接收從發射機傳來的指令信號，經過放大、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，保證了生產安全，提高了工作效率及魚藥施放的均勻性。

（3）實現遠程無線操控。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 項目創新點

（1）研制藥液混合裝置，實現魚藥的定比例自動混合稀釋、施放，促推水產養殖的科學、安全施藥，有利于生態環境保護，實現水產健康養殖持續發展。

（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，積極開展農機與農藝結合、多學科協同創新，不斷與水產專家聯系溝通，保證了產品能直接面向市場，服務水產養殖。

4 研制結論

“10YYC-Y125型水產高效噴施船”以汽油機水泵為動力，船上裝有混藥劑量調節裝置，可以實現混藥的比例定量精準調節，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、自動化程度高等優點。相對人工節省成本40%以上。

水產高效噴施船研制歷時3年，經過不斷的試驗、改進，目前的機具能滿足大部分水溶性液態魚藥的施放。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：

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 續航時間 1.0 h

2017-06-08）