三疣梭子蟹捕撈裝備研究

[摘要]中國東海大陸架海洋區域蟹類資源豐富，其中三疣梭子蟹具有極高的經濟、食用價值，廣受消費者喜愛。中國現有蟹籠漁船已經具備機械化捕撈三疣梭子蟹水平，但并未完全實現自動化捕撈。通過研究蟹籠漁船的捕撈設備;著重講述脫鉤器、掛鉤、傳送裝置、卷繩機等;利用ANSYS對蟹籠掛鉤進行力學分析。

{關鍵詞]捕撈設備;脫鉤器;掛鉤

[中圖分類號]S972.6 [文獻標識碼]B

東海區蘊藏豐富的蟹類資源，其中三疣梭子蟹（Portunustrituberculatus）是沿海漁民重要捕撈對象。20世紀90年代以后，東海蟹類產量在其海洋捕撈產量中所占比重逐年上升，舟山作為東海地區三疣梭子蟹的重要產地，生產的梭子蟹物美價廉，口味鮮美深受消費者青睞。蟹籠漁船在作業過程中主要使用蟹籠進行捕撈，蟹籠捕撈是利用籠狀器具，引誘捕撈對象進入從而捕獲的一種作業方式。每一年對于近海三疣梭子蟹資源開發利用的規模逐漸擴大，取得可觀的經濟效益。但是，目前針對蟹籠漁船捕撈裝備，還存在一些問題：①捕撈裝備自動化水平落后，盡管蟹籠漁船出海作業基本實現機械化，但仍然需要人工輔助完成一些工作，如放籠、收籠、分類以及存儲等;②安全事故頻繁發生，在高溫、大風、大浪等惡劣環境中工作人員需要以22個/min的速度完成手工卸籠，工作難度極大。

中國蟹籠船裝備自動化提升技術的研究較晚，投入也不足。目前，國內相關人員設計新型蟹籠掛鉤，脫鉤原理別具創意，可是在起籠作業時會脫落掉進海中造成一定的損失。所以，在研究中仍然使用傳統手壓式蟹籠掛鉤，并且設計相關的自動脫鉤器等一系列自動裝置以實現高效蟹籠回收，降低強度，提高作業安全性能。

1 三痊梭子蟹捕撈裝備

如圖1所示蟹籠漁船捕撈裝備，其主要由框架、蟹籠、脫鉤器、卷繩機、主繩、傳送帶等部分組成。該裝備工作原理為：當蟹籠漁船進行起籠作業時，卷繩機拉動主繩提供動力，在此過程中有2000m的主繩處于拉緊狀態。支繩上端連接主繩，下端連接掛鉤與蟹籠。卷繩機提供動力拉動主繩，蟹籠掛鉤進入自動脫鉤機中，由脫鉤器自動脫掉蟹籠掛鉤。此時，蟹籠與支繩分離掉到振動臺上。振動臺振動將蟹籠與其中的梭子蟹分離，梭子蟹通過管道進入集裝箱，蟹籠沿滑板進入傳送帶，由工作人員收集。因此，本三疣梭子蟹捕撈裝備提高了工作的安全性能，減輕了工作人員的工作強度。

2 脫鉤器模塊

上文對三疣梭子蟹捕撈裝備進行整體描述，其中脫鉤器如圖2所示，脫鉤器由底部擋板、配合孔、掛鉤進入部位、左、右側擋板、頂部擋板等部位組成。脫鉤器內部凹槽為掛鉤頂尖部位提供受力點，當掛鉤進入其中通過主繩提供動力，脫鉤器發生旋轉達到自動脫鉤的目的。

3 手壓式蟹籠掛鉤模塊

3.1 蟹籠掛鉤結構

如圖3所示蟹籠掛鉤，目前蟹籠漁船上廣泛使用上述蟹籠掛鉤，以其結構簡單、實用性強、耐磨損、價格便宜而廣受漁民青睞。此種蟹籠掛鉤是由302不銹鋼制作而成。具體參數為：長150mm，寬35mm，蟹籠支繩孔直徑15mm，支繩環孔直徑10mm，蟹籠掛鉤整體是由直徑3.5mm的302號圓柱不銹鋼制作而成。

3.2 蟹籠掛鉤工作原理

手壓式蟹籠掛鉤工作原理：以手握住蟹籠掛鉤，拇指處于著力點1處，食指、中指、小指、無名指分別處于著力點2、3、4、5。此時握緊蟹籠掛鉤，拇指施加朝向著力點2、3、4、5，手掌施加與拇指相反的力，蟹籠掛鉤就會打開實現脫離支繩的目的。

4 傳送裝置模塊

如圖4所示的傳送裝置，其主要由以下部分組成：①傳送框架;②傳送履帶;③電動機;④鏈條等。傳送框架為所有的組成部分提供了依附載體;電機驅將電能轉化為機械能驅動鏈條帶動傳送履帶傳遞蟹籠。

傳送裝置的主要功能如下：①當蟹籠漁船出海作業時，工作人員可將連接在主繩上的蟹籠放置在傳送裝置的履帶上，通過傳送裝置將蟹籠放置在規定海域。②蟹籠漁船進行起籠作業時，蟹籠經過振動臺振動分離出梭子蟹，空蟹籠就會通過滑板進入傳送裝置的履帶上，將之傳送到相應的蟹籠堆放區。

由于蟹籠傳送裝置具有穩定性高、質量輕、使用方便等明顯特點，廣受漁民青睞。但是，在蟹籠漁船出海作業時由于船只搖晃，需將框架和蟹籠漁船板面相固定，以達到安全使用的效果。

5 卷繩機模塊

由于蟹籠漁船出海捕撈三疣梭子蟹換繩工藝極為復雜，工作人員勞動強度大，為解決上述問題，研發捕撈三疣梭子蟹主繩卷繩機以代替人工。

如圖5所示卷繩機裝置，其主要由螺釘、傳動輪、主軸、固定塊、齒輪、電動機、皮帶、框架等部分組成。起籠作業時，卷繩機提供動力將帶有蟹籠的主繩從海中拉出。

6 蟹籠掛鉤關鍵部位ANSYS力學分析

在捕撈三疣梭子蟹作業過程中蟹籠掛鉤的作用很重要，必須使用ANSYS軟件對其進行力學分析，了解蟹籠掛鉤在自動脫鉤過程中關鍵受力部位能承受多大的力，進而對其進行改進。由于，蟹籠掛鉤的材料是302不銹鋼，通過查閱資料得知其屈服強度超過207MPa，故取207MPa，對其進行力學分析。

由圖6（a）蟹籠掛鉤等效應力可知蟹籠掛鉤所受到的最小壓強為OPa，最大壓強為1.51×10¹²Pa。由圖6（b）等效彈性應變可知，蟹籠掛鉤的最小等效彈性應變為2.49×10^-34Pa，最大等效彈性應變為9APa。由圖6（c）總變形可知蟹籠掛鉤的最小總應變為0Pa，最大總變形應變為3.26Pa。綜上圖（a）（b）（c）可知，蟹籠掛鉤變形最大在圖6中“1”處，“1”處所受到得力最大，但是遠遠小于302不銹鋼的屈服強度，所以該蟹籠掛鉤是安全的在使用過程中不會發生塑性變形以及斷裂等情況。

7 總結

通過對機械裝備的一些關鍵技術進行升級、研發，提高漁業裝備的機械化程度，實現機器換人、漁船減員等目標。提高漁業裝備安全技術水平，減少安全隱患及事故。提高漁船使用的舒適性、可靠性能等。

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[收稿日期]2020-04-02

[基金項目]舟山市科技計劃項目“蟹籠漁船蟹籠自動脫鉤機及回收裝置研究”（項目編號：2018021014）。

[作者簡介]蔣猛（1991-），男，江蘇淮安人，碩士研究生;研究方向：漁業機械化。