一种海洋底拖捕获器及其捕获方法

摘要

本发明公开了一种海洋底拖捕获器及其捕获方法，旨在提供一种可有效采集栖息在海底表面的底栖生物的海洋底拖捕获器及其捕获方法。它包括拖网箱，配重块，至少一个通过锁链安装在配重块上的固定锚，可转动设置在船体上的第一卷筒，用于驱动第一卷筒转动的第一转动装置，卷绕在第一卷筒上的拖拽绳；可转动设置在船体上的第二卷筒，用于驱动第二卷筒转动的第二转动装置及卷绕在第二卷筒上的下放绳；第一转动装置的输出轴与第一卷筒的转轴之间通过第一离合器相连接；第二转动装置的输出轴与第二卷筒的转轴之间通过第二离合器相连接；拖拽绳的自由端固定在拖网箱上；下放绳的自由端固定在配重块上，配重块上设有导向环，拖拽绳穿过导向环。

说明书

技术领域

本发明涉及一种采集海洋底栖生物的捕获器，用于海洋底栖生物的定性与定量分析，具体涉及一种海洋生态环境调查中用的海洋底拖捕获器及其捕获方法。

背景技术

海洋底栖生物的调查是海洋科学基础综合调查的重要组成部分，尤其是目前由于受人类活动影响，近岸海底沉积物数量不断增多，严重影响到生存在海底基质上的底栖生物群落组成及生物量；因此，对于海洋底栖生物的调查、研究逐渐受到重视。

目前采集海洋底栖生物时通常采用的装置为“阿氏拖网装置”，在实际的底栖生物拖网采集过程中通常是将阿氏拖网17通过拖拽绳2直接悬挂系于调查船只上，通过调查船只拖动阿氏拖网进行底栖生物的采集操作，如图5所示。目前的阿氏拖网装置在采集海洋底栖生物时存在以下不足：其一，在船只拖动阿氏拖网装置的过程中，由于绳索斜向上拖动阿氏拖网装置，使得阿氏拖网装置受到斜向上的拉力，因而阿氏拖网装置往往容易被绳索往上拖起，使阿氏拖网装置无法很好的与海底面贴合，有时甚至与海底面分离,导致阿氏拖网装置无法采集栖息在海底表面或底泥表层内的底栖生物；其二，由于阿氏拖网装置的端口（即采集口）始终处于敞开状态，这使得阿氏拖网装置完成采集后，在向上拉起的过程中，阿氏拖网内的底栖生物容易受海流及水流影响，导致阿氏拖网内的底栖生物由阿氏拖网装置的端口逃逸；其三，在船只拖动阿氏拖网装置的过程中，随底栖生物一同进入拖网内的起亚海底沉积物容易将拖网的网孔堵塞，造成水流难以穿过拖网（由于底泥过多充填赋存于网具内），导致阿氏拖网装置难以采集到更多底栖生物或造成生物的逃逸。

例如，中国专利公开号CN201179967，公开日2009年1月14日，发明创造的名称为阿拖网水下作业防丢失装置，它包括阿拖网装置，浮球、线绳组成。该申请案的阿拖网水下作业防丢失装置在采集海洋底栖生物的过程中同样存在上述不足。

发明内容

本发明的第一目的是为了克服现有技术中的阿氏拖网装置在采集洋底栖生物的过程中容易被绳索往上拖起，导致阿氏拖网装置难以有效采集栖息在海底表面或底泥表层内的底栖生物的问题，提供一种可有效采集栖息在海底表面及底泥表层内的底栖生物的海洋底拖捕获器及其捕获方法。

本发明在第一目的基础上的第二目的是为了克服现有技术中的阿氏拖网装置在往上拉起的过程中容易受海流及水流影响，导致阿氏拖网内的底栖生物由阿氏拖网装置的端口脱离的问题，提供一种可有效防止完成采集后，在拖网装置往上拉起的过程中底栖生物由拖网装置的端口脱离的问题的海洋底拖捕获器及其捕获方法。

本发明在第一、第二目的基础上的第三目的是为了克服现有技术中的阿氏拖网装置在采集洋底栖生物的过程中，拖网的网孔容易被堵塞，导致阿氏拖网装置难以有效采集底栖生物的问题，提供一种可以有效保证在采集洋底栖生物的过程中，拖网装置中至少有一部分网孔保持畅通，从而有效采集底栖生物的海洋底拖捕获器及其捕获方法。

本发明的技术方案是：

一种海洋底拖捕获器包括拖网箱，配重块，至少一个通过锁链安装在配重块上的固定锚，可转动设置在船体上的第一卷筒，用于驱动第一卷筒转动的第一转动装置，卷绕在第一卷筒上的拖拽绳，可转动设置在船体上的第二卷筒，用于驱动第二卷筒转动的第二转动装置及卷绕在第二卷筒上的下放绳；所述第一转动装置的输出轴与第一卷筒的转轴之间通过第一离合器相连接；所述第二转动装置的输出轴与第二卷筒的转轴之间通过第二离合器相连接；所述拖拽绳的自由端固定在拖网箱上；所述下放绳的自由端固定在配重块上，所述配重块上设有导向环，所述拖拽绳穿过导向环。

本方案的海洋底拖捕获器的工作过程如下：

首先，通过拖拽绳将拖网箱下放到海底；接着，船只沿任一方向直行，在这个过程中拖拽绳将沿船只行进方向不断由第一卷筒上释放到海域中；再接着，当船只直行一段距离后，船只停止行进，并通过下放绳将配重块及固定锚下放到海底，由于拖拽绳穿过导向环；因而当配重块及固定锚下放到海底后，拖网箱与固定锚之间的拖拽绳将大致与海底平行；最后，船只通过拖拽绳带动拖网箱沿海底拖动，由于固定锚将导向环固定在海底，并且由于拖网箱与固定锚之间的拖拽绳将大致与海底平行，因而在拖网箱沿海底拖动的过程中拖网箱不会受到拖拽绳向上的拉力，可避免拖网箱在拖拽过程中容易被绳索往上拖起与海底分离的问题，保证拖网箱沿海底拖动，从而可有效采集栖息在海底表面或底泥表层内的底栖生物的采集海洋底栖生物。

作为优选，拖网箱为端部开口的V形拖网箱，V形拖网箱的端部开口构成采集入口，所述拖拽绳的自由端固定在靠近采集入口的V形箱体框架上；V形拖网箱的四个侧面中具有两个相互平行的第一侧面及两个相交呈V形的第二侧面，V形拖网箱包括构成V形拖网箱骨架的V形箱体框架及构成V形拖网箱的四个侧面的网状隔层；所述V形拖网箱底部的V形箱体框架上设有平衡杆，且平衡杆与V形拖网箱的第一侧面相垂直；所述拖网箱的两第二侧面由采集入口往外延伸，并形成两块平行的端盖导板，且两端盖导板与平衡杆相垂直；两端盖导板的相对两侧面上分别设有相互平行并贯穿端盖导板的第一及第二导槽，且第一导槽位于采集入口与第二导槽之间，所述第一及第二导槽内分别可滑动的设有盖板，两盖板的宽度小于第一导槽的长度并大于等于1/2的第一导槽长度，且两盖板封遮所述的采集入口，两盖板与拖网箱之间分别设有自动开闭盖板机构，所述自动开闭盖板机构包括设置在盖板侧面上的两根与第一导槽相平行的推杆，分别设置在两推杆端部并与平衡杆相平行的压杆，分别设置在两压杆上、并与推杆相平行的导杆，套设在两导杆上的导向套及设置在两导杆上的限位块；所述两推杆位于两压杆之间，所述拖网箱位于两导杆之间，所述两导向套分别固定在拖网箱上，所述两导杆上、位于压杆与导向套之间分别设有可使限位块抵靠在导向套上的复位弹簧。

本方案结构的自动开闭盖板机构可以实现当拖网装置下沉到海底后，能够自动开启采集入口，从而在拖网箱沿海底拖动过程中使底栖生物由采集入口进入拖网箱内；当拖拽绳将拖网箱拉起后，自动开闭盖板机构可以自动关闭采集入口，从而有效防止完成采集后，在拖网装置往上拉起的过程中底栖生物由拖网箱的采集入口脱离的问题。

作为优选，V形拖网箱中部的V形箱体框架上设有与平衡杆相平行的第一栅格状防护隔层，且第一栅格状防护隔层表面上设有过滤网；所述各网状隔层位于第一栅格状防护隔层与采集入口之间的V形箱体框架上，所述V形箱体框架上、位于第一栅格状防护隔层与平衡杆之间设有可使第一栅格状防护隔层上的过滤网保持畅通的防堵塞装置，该防堵塞装置包括通过转轴可转动设置在V形箱体框架上的滚筒，若干设置在滚筒表面上的刷毛及分别固定设置在滚筒两侧的转轴上的驱动轮，所述转轴与平衡杆相平行，所述刷毛沿转轴径向延伸，且第一栅格状防护隔层上的过滤网与转轴之间的间距小于刷毛端部与转轴之间的间距；所述两驱动轮位于V形箱体框架外侧，且两驱动轮的表面上周向均布由若干径向延伸的阻力板。

本方案的V形拖网箱在沿海底拖动的过程中，驱动轮在其阻力板作用下将带动滚筒及刷毛转动，而由于第一栅格状防护隔层上的过滤网与转轴之间的间距小于刷毛端部与转轴之间的间距，因而在滚筒及刷毛转动的过程中可以不断的对第一栅格状防护隔层上的过滤网进行刷洗，有效保证在采集洋底栖生物的过程中，第一栅格状防护隔层上的过滤网保持畅通，从而有效采集底栖生物。

作为优选，转轴与阻力板端部之间的间距大于转轴与V形拖网箱的第二侧面之间的间距。本方案结构保证拖网箱在沿海底拖动的过程中，阻力板可以与海底基质或底泥接触，从而带动驱动轮转动，进而带动滚筒及刷毛转动。

作为优选，V形拖网箱的两第二侧面上的网状隔层均由设置在V形箱体框架上的第二栅格状防护隔层与设置在第二栅格状防护隔层内侧的过滤网构成；V形拖网箱的两第一侧面上的网状隔层直接由过滤网构成。由于拖网箱沉到海底后，V形拖网箱的两第二侧面两中的一侧面将成为与海底直接接触的侧面，因而本方案在这两第二侧面上设置第二栅格状防护隔层来保护过滤网，有效避免拖网装置在沿海底拖动的过程中，过滤网直接与海底基质或底泥接触而使过滤网被磨损。

作为优选，各压杆上分别设有压板，且压板与拖网箱的第二侧面相平行。由于压板的设置可以进一步保证当拖网装置下沉到海底后，自动开闭盖板机构能够自动开启采集入口。

作为优选，当限位块抵靠在导向套上时，所述的推杆位于采集入口外侧，推杆的长度等于1/2的第一导槽长度。

作为优选，两第一导槽及第二导槽的两端分别设有压杆避让缺口。

作为优选，包括设置在船体上的第一绞车及第二绞车，第一绞车包括所述的第一卷筒，用于驱动第一卷筒转动的第一转动装置及所述的第一离合器，所述第一转动装置包括电动机及减速器，且该电动机与减速器输入轴之间设有制动器，所述第一转动装置的减速器的输出轴与第一卷筒的转轴之间通过第一离合器相连接；第二绞车包括所述的第二卷筒，用于驱动第二卷筒转动的第二转动装置及所述的第二离合器；所述第二转动装置包括电动机及减速器，且该电动机与减速器输入轴之间设有制动器，所述第二转动装置的减速器的输出轴与第二卷筒的转轴之间通过所述的第二离合器相连接。

一种海洋底拖捕获器的捕获方法，该捕获方法依次包括以下步骤：

A：通过船只将海洋底拖捕获器运送到指定的底栖生物采集海域；

B：第一离合器分离，并将拖网箱在其自重作用下通过拖拽绳下放到海底；

C：船只沿任一方向直行N1公里，在这个过程中拖拽绳将沿船只行进方向不断由第一卷筒上释放到海域中；

D：当船只直行N1公里后，船只停止行进；接着第二离合器分离，并将配重块及固定锚在其自重作用下通过下放绳下放到海底；

E：第一离合器接合，并将第一卷筒固定，防止第一卷筒转动；接着，船只沿C步骤中的行进方向直行，并通过拖拽绳带动拖网箱沿海底拖动，从而将底栖生物不断的捕获到拖网箱中；而在这个过程中下放绳将沿船只行进方向不断由第二卷筒上释放到海域中；

F：当船只行进N2公里后，且N2小于N1，船只停止行进；接着，第二离合器接合，并释放第一卷筒；再接着，第一及第二转动装置带动第一及第二卷筒转动，并通过拖拽绳及下放绳将拖网箱，配重块及固定锚提起。

本发明的有益效果是： 

其一，可有效采集栖息在海底表面及底泥表层内的底栖生物。

其二，可有效解决完成采集后，在拖网装置往上拉起的过程中底栖生物由拖网装置的端口脱离的问题。

其三，可以有效保证在采集洋底栖生物的过程中，拖网装置中至少有一部分网孔保持畅通，从而有效采集底栖生物。

附图说明

图1是本发明的一种海洋底拖捕获器的一种结构示意图。

图2是本发明的拖网箱的一种结构示意图。

图3是本发明的拖网箱去除盖板，自动开闭盖板机构及防堵塞装置后的一种结构示意图。

图4是本发明的拖网箱在海底拖动过程中的一种结构示意图。

图5是现有技术中的一种阿氏拖网装置的一种结构示意图。

图中：拖网箱1，V形箱体框架101，网状隔层102，第二栅格状防护隔层102a，第一栅格状防护隔层103；拖拽绳2；配重块3，导向环31，固定锚32；下放绳4；第一绞车5；第二绞车6；盖板7；自动开闭盖板机构8，推杆81，压杆82，压板83，导杆84，限位块841，复位弹簧85，导向套86；防堵塞装置9，阻力板91，驱动轮92，转轴93，滚筒94，刷毛95；平衡杆10；连接杆件11；采集入口12；端盖导板13；第一导槽14；第二导槽15；压杆避让缺口16；阿氏拖网17。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述：

实施例1：如图1所示，一种海洋底拖捕获器包括拖网箱1，配重块3，四个分别通过锁链安装在配重块上的固定锚32，设置在船体上的第一绞车5及第二绞车6。第一绞车包括可转动设置在船体上的第一卷筒，用于驱动第一卷筒转动的第一转动装置，卷绕在第一卷筒上的拖拽绳2及第一离合器。第一转动装置包括电动机及减速器，且该电动机与减速器输入轴之间设有制动器。第一转动装置的减速器的输出轴与第一卷筒的转轴之间通过第一离合器相连接。第二绞车包括可转动设置在船体上的第二卷筒，用于驱动第二卷筒转动的第二转动装置，卷绕在第二卷筒上的下放绳4及第二离合器。第二转动装置包括电动机及减速器，且该电动机与减速器输入轴之间也设有制动器。第二转动装置的减速器的输出轴与第二卷筒的转轴之间通过第一离合器相连接。拖拽绳2的自由端固定在拖网箱1上。下放绳4的自由端固定在配重块3上。配重块上设有导向环31。拖拽绳2穿过导向环。

如图2、图3所示，拖网箱为端部开口的V形拖网箱。V形拖网箱的端部开口构成采集入口12。V形拖网箱的四个侧面中具有两个相互平行的第一侧面及两个相交呈V形的第二侧面，即V形拖网箱的四个侧面由两个相互平行的第一侧面及两个相交呈V形的第二侧面构成。V形拖网箱包括构成V形拖网箱骨架的V形箱体框架101及构成V形拖网箱的四个侧面的网状隔层102。V形拖网箱中部的V形箱体框架上设有与平衡杆相平行的第一栅格状防护隔层103，且第一栅格状防护隔层表面上设有过滤网。各网状隔层102位于第一栅格状防护隔层与采集入口之间的V形箱体框架上。V形拖网箱的两第二侧面上的网状隔层均由设置在V形箱体框架上的第二栅格状防护隔层102a与设置在第二栅格状防护隔层内侧的过滤网构成。V形拖网箱的两第一侧面上的网状隔层直接由过滤网构成。

V形拖网箱底部的V形箱体框架上设有平衡杆10，具体说是，拖网箱的底部设有两根往外延伸的连接杆件11，平衡杆固定在两连接杆件上。平衡杆与V形拖网箱的第一侧面相垂直。

    V形箱体框架上、位于第一栅格状防护隔层与平衡杆之间设有可使第一栅格状防护隔层上的过滤网保持畅通的防堵塞装置9。该防堵塞装置包括通过转轴93可转动设置在V形箱体框架上的滚筒94，若干设置在滚筒表面上的刷毛95及分别固定设置在滚筒两侧的转轴上的驱动轮92。转轴与平衡杆相平行。刷毛沿转轴径向延伸，且第一栅格状防护隔层上的过滤网与转轴之间的间距小于刷毛端部与转轴之间的间距，即刷毛端部抵靠在第一栅格状防护隔层上的过滤网上，或刷毛端部穿过第一栅格状防护隔层上的过滤网。两驱动轮位于V形箱体框架外侧，且两驱动轮的表面上周向均布由若干径向延伸的阻力板91。转轴与阻力板端部之间的间距大于转轴与V形拖网箱的第二侧面之间的间距。

拖网箱的两第二侧面由采集入口往外延伸，并形成两块平行的端盖导板13，且两端盖导板与平衡杆相垂直。两端盖导板的相对两侧面上分别设有相互平行并贯穿端盖导板的第一导槽14及第二导槽15，且第一导槽位于采集入口与第二导槽之间。第一及第二导槽与采集入口所在平面相平行。第一及第二导槽内分别可滑动的设有盖板7。两盖板的宽度小于第一导槽的长度并大于等于1/2的第一导槽长度，具体说是，两盖板上、沿第一导槽方向上的宽度小于第一导槽的长度并大于等于1/2的第一导槽长度；本实施例中的盖板的宽度(即沿第一导槽方向上的宽度)为第一导槽的长度11/20或3/5或1/2。两盖板与拖网箱之间分别设有自动开闭盖板机构8。

自动开闭盖板机构包括设置在盖板侧面上的两根与第一导槽相平行的推杆81，分别设置在两推杆端部并与平衡杆相平行的压杆82，分别设置在两压杆上、并与推杆相平行的导杆84，套设在两导杆上的导向套86及设置在两导杆上的限位块841。各压杆上分别设有压板83。压板与拖网箱的第二侧面相平行。两推杆位于盖板的相对两侧，且推杆靠近第一侧面。推杆的长度等于1/2的第一导槽长度。两推杆位于两压杆之间。两第一导槽及第二导槽的两端分别设有压杆避让缺口16。压杆位于压板与拖网箱之间。拖网箱位于两导杆之间。两导向套分别固定在拖网箱上。导向套位于限位块与压杆之间，具体说是，同一自动开闭盖板机构中的导向套位于该自动开闭盖板机构的限位块与压杆之间。两导杆上、位于压杆与导向套之间分别设有可使限位块抵靠在导向套上的复位弹簧85。两盖板封遮采集入口，具体说是，当限位块抵靠在导向套上时，两盖板封遮采集入口。当限位块抵靠在导向套上时，推杆位于采集入口外侧。

 

实施例2：一种实施例1中所述的一种海洋底拖捕获器的捕获方法，该捕获方法依次包括以下步骤：

A：通过船只将海洋底拖捕获器运送到指定的底栖生物采集海域；

B：第一离合器分离，并将拖网箱1在其自重作用下通过拖拽绳2下放到海底。

如图1、图4所示，由于平衡杆10的作用，使得当拖网箱下沉到海底后，将呈如图1、图4所示的状态置于海底；此时，拖网箱的两第二侧面中的一第二侧面将成为与海底直接接触的侧面，而在这个过程中自动开闭盖板机构的压板83、压杆82将通过推杆81将对应的一盖板7沿第一导槽或第二导槽往上推开，从而开启拖网箱的采集入口12。

C：船只沿任一方向直行N1公里，在这个过程中拖拽绳2将沿船只行进方向不断由第一卷筒上释放到海域中。

由于第一离合器分离，使得第一卷筒处于自由转动的状态，因而当船只行驶过程中，拖拽绳2将沿船只行进方向不断由第一卷筒上释放到海域中。

D：当船只直行N1公里后，船只停止行进；接着第二离合器分离，并将配重块3及固定锚32在其自重作用下通过下放绳下放到海底。

如图1所示，由于拖拽绳2穿过导向环31，因而当配重块及固定锚下放到海底后，拖网箱与配重块之间的拖拽绳的倾斜角度很小、大致与海底平行。另一方面，配重块与拖网箱之间的距离与N1大致相同（略小于N1）。

E：第一离合器接合，并将第一卷筒固定，防止第一卷筒转动；接着，船只沿C步骤中的行进方向直行，并通过拖拽绳2带动拖网箱1沿海底拖动，从而将底栖生物不断的捕获到拖网箱中；而在这个过程中下放绳4将沿船只行进方向不断由第二卷筒上释放到海域中。

本实施例中的E步骤中的“将第一卷筒固定，防止第一卷筒转动”的具体操作如下：第一转动装置的电动机与减速器输入轴之间的制动器制动，从而将第一卷筒固定，防止第一卷筒转动。

由于第二离合器分离，使得第二卷筒处于自由转动的状态，因而当船只行驶过程中，下放绳4将沿船只行进方向不断由第二卷筒上释放到海域中，避免下放绳拖动配重块及固定锚。

由于配重块3及固定锚32将导向环31固定在海底，这样当船只通过拖拽绳2带动拖网箱1沿海底拖动的过程中，拖拽绳将绕导向环拖动拖网箱；因而在拖网箱沿海底拖动的过程中拖网箱不会受到拖拽绳向上的拉力，可避免拖网箱在拖拽过程中容易被绳索往上拖起与海底分离的问题，从而将底泥不断的收纳到箱体中，如图1所示。

F：当船只行进N2公里后，且N2小于N1，船只停止行进；

接着，第二离合器接合，并释放第一卷筒，即解除E步骤中对第一卷筒的固定，使第一转动装置能够带动第一卷筒转动；

再接着，第一及第二转动装置带动第一及第二卷筒转动，并通过拖拽绳及下放绳将拖网箱，配重块及固定锚提起。

本实施例中的F步骤中的“释放第一卷筒”的具体操作如下：第一转动装置的电动机与减速器输入轴之间的制动器解除制动，从而释放第一卷筒。另外，由于N2小于N1可以避免拖拽绳2带动拖网箱1沿海底拖动的过程中，拖网箱与配重块及固定锚发生碰撞。

如图2所示，当拖拽绳2将拖网箱1往上拉起后，复位弹簧85将通过压杆82及推杆81带动盖板7沿第一导槽或第二导槽复位，直至限位块841抵靠在导向套上为止；此时两盖板重新封遮采集入口，从而有效防止完成采集后，在拖网箱往上拉起的过程中，由于受到海流影响使底泥由拖网箱的采集入口倒出的问题。

另一方面，由于本方案的拖网箱沿海底拖动的过程中，拖网箱一直保持与海底面接触良好（尤其是水下地形平坦的情况）；这样可以通过拖网箱1沿海底拖动的行程（拖网箱1沿海底拖动的行程相当于N2公里）来推算采样面积；因而当确定拖网箱内的底栖生物数量后，可以推算得到单位面积内的生物密度，从而可以对底栖生物状况作大致的定量分析。另外，若需要进一步提高定量分析精度，可在E步骤中，当第一离合器接合后，船只不动，并通过第一转动装置带动第一卷筒转动，从而通过拖拽绳带动拖网箱沿海底拖动，并通过第一卷筒转动的圈数来精确计算拖网箱沿海底拖动的行程，进而推算出采样面积；这样当确定拖网箱内的底栖生物数量后，可以推算得到单位面积内的生物密度，从而可以对底栖生物状况作定量分析。