用于水下网的原位清洁的网清洁装置，与网清洁装置一起使用的螺旋桨，方法和系统与流程

本发明涉及一种用于水下网的原位清洁的网清洁装置、与网清洁装置一起使用的螺旋桨、原位水下网的清洁方法和用于原位清洁水下网的系统。

背景技术：

用于水产养殖的水下网，特别是用于鲑鱼、梭鱼或王鱼养殖的围栏，必须保持清洁，以防止网损坏，并确保围栏内鱼类的健康。为了保持渔网的清洁，需要有一个定期的清洁时间表，因为海洋生物(例如贻贝(mussel)和牡蛎)生长发展迅速，如果不加以控制，很快就会发展成10英寸的团块(clump)。例如，贻贝喷口(musselspouts)可能在14天内发生，因此如果没有定期的清洁计划，不用花太长时间海洋生物生长就会不受控制。因此，有必要快速有效地清洁水下网，以便在不花费过多成本或精力的情况下保持定期清洁计划。

一旦渔网上的海洋生物接管了渔网，它就会对渔网造成损害，而且通常很难清除，且很费时。一旦海洋生物过度生长，更换渔网可能非常困难。例如，在一个直径240米的网上，大约100吨的增长量可能会累积，这使得安全处理和处置渔网非常困难，因为需要将渔网切成几段进行更换。此外，更换渔网可能非常昂贵，干扰鱼类，并可能为鱼类逃脱或捕食者进入围栏创造机会。

以往的网清洁业者使用高压水射流将海洋生物和碎片从渔网中清除，但是这只是部分有效，且通常非常耗时。此外，清洁后的水质会降低，而且提供高压水流也是能源密集型的。

需要解决上述问题，和/或至少提供一个有用的替代方案。

技术实现要素：

根据本发明的一个方面提供一种用于原位清洁水下网的网清洁装置，其包括：

多个旋转叶片，用于清除所述网中的碎屑和海洋生物；以及

推进系统，用于推动所述装置抵住网；

其中，在所述网的表面移动所述装置以去除所述碎屑以清洁所述网。

优选地，所述推进系统包括多个螺旋桨，用于推动所述装置抵靠在所述网并从所述网中拉出被去除的材料。至少一个所述螺旋桨具有与相应螺旋桨一起旋转的整流罩，所述整流罩具有平行于所述螺旋桨的纵轴向外延伸的周向齿，所述齿被配置为在使用时摇动所述网并从中去除物质。

优选地，在至少一个所述螺旋桨上，所述旋转叶片固定在所述螺旋桨叶片的前缘。交替的螺旋桨可为反向旋转。所述螺旋桨由液压马达驱动。

在一些实施例中，所述装置还包括轨道驱动系统，在其两端具有驱动轨道，所述轨道可独立地操作以驱动所述装置。各轨道可由液压马达驱动。

所述装置还包括用于远程驱动所述装置的远程控制系统。

优选地，所述装置还包括浮力模块，使得所述装置具有通常为零的浮力。所述装置还包括位于其任意一侧的可见度摄像机。

本发明的另一方面提供一种原位清洁水下网的方法，其包括以下步骤：

提供上述类型的装置；以及

将所述装置在所述网的表面移动以去除所述网中的碎屑。

优选地，从所述网内降低以及升高所述装置以清洁所述网上的垂直路径，然后向前移动以清洁相邻垂直路径，其中，重复所述过程直至所述整个网被清洁。

优选地，所述网为鲑鱼围栏。

本发明的另一方面提供一种用于原位清洁水下网的系统，其包括上述类型的装置、船、和所述船中用于驱动所述螺旋桨的液压驱动系统。

根据本发明的另一方面提供一种与用于原位清洁水下网的网清洁装置一起使用的螺旋桨，其包括：

多个螺旋桨叶片，其从轮毂径向向外延伸，并被配置为通过所述螺旋桨吸水；以及

多个清洁叶片，其固设在各所述螺旋桨叶片并从所述螺旋桨延伸，所述清洁叶片被配置为在使用中用于刮擦待清洁的网以将海洋生物从其上去除。

根据优选实施例，所述螺旋桨还包括围绕所述螺旋桨延伸的环绕件，所述环绕件固设在各所述螺旋桨叶片的尖端。优选地，所述环绕件还包括多个齿，所述多个齿沿平行于所述螺旋桨的纵轴的方向延伸，所述齿被配置成在使用时摇动所述网并从中去除物质。

优选地，叶片固设在所述螺旋桨叶片的前缘。所述螺旋桨叶片具有沿其长度变化的曲率。所述螺旋桨叶片的节距可随着所述叶片远离所述轮毂的延伸而减小。所述螺旋桨叶片的长度可随着所述叶片远离所述轮毂的延伸而增加。

优选地，所述清洁叶片利用可拆卸紧固件固定在所述螺旋桨叶片。优选地，所述齿利用可拆卸紧固件固定在所述螺旋桨叶片。

所述清洁叶片和所述齿优选地由不锈钢制成。优选地，所述螺旋桨叶片、轮毂、环绕件由铝制成。

附图说明

为了可以更容易地理解本发明，现在将参考附图仅作为示例来描述实施例，其中：

图1为根据本发明优选实施例的装置的前视图；

图2为所述装置的后视图；

图3a至图3e为所述装置的螺旋桨组件的前后透视图、前视图、侧视图和后视图；

图4为所述装置的侧视图；

图5位所述装置的侧面剖视图；

图6为所述装置的螺旋桨和驱动组件的部分侧面剖视图；

图7为所述驱动组件的液压驱动马达密封件的近视图；

图8为电缆卷盘和与所述装置一起使用的液压动力单元的透视图；

图9为所述卷盘的侧视图；

图10为图8的所述电缆卷盘的侧面剖视图；

图11为本发明的第二实施例的装置的平面图；

图12为图11的所述装置的前视图；

图13为图11的所述装置的后视图；

图14为图11的所述装置的侧视图；

图15为图11的所述装置的下方视图；

图16为图11的所述装置的侧面剖视图，所述剖面穿过一个螺旋桨；

图17为图11的所述装置的侧面剖视图，所述剖面穿过一条轨道。

图18为图17的所述轨道的剖视图；

图19为根据本发明的优选实施例的螺旋桨的正面透视图；

图20为所述螺旋桨的后侧透视图；

图21为所述螺旋桨的前立面图；

图22为所述螺旋桨的后立面图；

图23为所述螺旋桨的侧面立面图；

图24为与所述螺旋桨一起使用的齿的侧视图；

图25为与所述螺旋桨一起使用的切割叶片的前视图；以及

图26为所述切割叶片的平面图。

具体实施方式

图1示出了根据本发明优选实施例的装置10。所述装置10被配置用于诸如鲑鱼围栏的网之类的水下网的原位清洁。

装置10包括多个旋转叶片12，用于清除网中的碎屑和海洋生物，以及包括用于推动装置抵住网的推进系统14(图2)。在使用过程中，沿网拖动装置10可清除碎屑和海洋生物，以清洁网。

在所示的实施例中，旋转叶片和推进系统是组合的。在此方面，旋转叶片12被固定到推进装置10的螺旋桨16上，但应当理解，在其它实施例中，叶片和推进系统可以分开提供。在所示的实施例中，叶片12用螺栓固定在螺旋桨叶片的前缘上，以便与所使用的网接触。叶片12也被配置为在磨损时可更换。

旋转叶片12被配置为刮网以去除网中的碎屑和海洋生物，并且推进系统14包括多个螺旋桨16，用于推动装置抵住网并从网中抽出脱落的材料。

螺旋桨16安装在支撑架17内，面板39被设置用于关闭每个螺旋桨之间的空间并引导水流通过每个螺旋桨。提升手柄19被设置用于协助操作使用中的装置10。

如图3所示，每个螺旋桨16提供有四个旋转叶片12，每个叶片12被固定到相应的螺旋桨叶片34的前缘。应当理解的是，在其他实施例中，可以提供具有相同数量的旋转叶片12和螺旋桨叶片34的设置。将旋转叶片与螺旋桨组合在一起，除了简化制造之外，还简化了机器的操作，因为旋转叶片12和螺旋桨叶片34一起工作，以将装置10拉到网上，以清除海洋生物并同时清洁网。

每个叶片12优选地由不锈钢形成，以便适合在盐水中使用并且具有足够的硬度以抵抗磨损。

为了帮助清除大块碎片和海洋生物，每个螺旋桨都有一个与螺旋桨16一起旋转的整流罩18。整流罩18具有从其向外延伸的周向齿19，齿19通常平行于螺旋桨16的纵轴延伸。齿19被配置成粉碎网上的海洋生物团块，并且摇动网并从中除去物质。在所示的实施例中，提供了8个齿19，每个齿设置在螺旋桨的叶片34之间，但是可以理解，也可以使用更少或更多的齿19和螺旋桨叶片。

此外，尽管在所示的实施例中，每个螺旋桨16都显示有整流罩18，但是可以理解，在其他不太理想的实施例中，装置10上只能提供一个或两个整流罩18。

装置10配备有四个螺旋桨16a、16b、16c、16d，事实证明这种螺旋桨的尺寸在使用和供电上方便，但应当理解，具有更高或更低数量的螺旋桨的其它装置可以类似地被使用并且将被认为属于本发明的范围。优选地，螺旋桨16是反向旋转的，其中两个螺旋桨以顺时针方式操作，另外两个逆时针操作。应了解，反向旋转螺旋桨将与图3a至图3e所示相反地配置，以适应不同的旋转方向。

由于网的位置，为网清洁装置的供电可能很困难，并且通常仅限于船上可用的电力系统及其装置容量。以前，由于密封问题，液压动力被认为不适用于海洋应用，特别是在水中运行的机械。

对于装置10，目前的螺旋桨由单独的液压马达15进行液压驱动，如图4至图6所示。液压动力提供了足够的扭矩，可以很容易地改变，以使装置有效可靠地运行。相反，电动机很难提供足够的扭矩，很可能很快就会烧毁。

图6和图7显示了螺旋桨密封和驱动组件。液压马达传统上不适合在水下使用，需要图示的密封件，以防止盐水通过密封件侵入马达，从而确保马达的寿命。相反，液压机的典型密封配置为防止机油从机器中逸出。

螺旋桨16通过心轴13驱动，并通过盖螺栓41固定在其上。马达15通过键槽45固定到心轴13上，并通过马达安装杆43固定到装置上。马达15安装在马达安装杆43的一侧，并通过壳体47固定在另一侧。壳体47内有两个密封件49，它们通过塑料间隔件51隔开。密封件49相对座合，以便彼此面对。马达15、安装杆43和壳体47之间的接口都用适当的法兰密封件(如515loctite)密封。所示的配置已被证明能有效地防止盐水从液压马达中流出，从而大大改善其寿命周期。

为了给装置供电，如图8所示，驱动单元30安装在服务船上。驱动单元30包括一个柴油发动机，其与两个液压泵耦合，用于向装置10提供液压动力。驱动单元30被配置为便携式，以便在需要时在不同的支撑船之间传输。

液压软管22从驱动单元30延伸至装置10。提供卷盘32，以便在使用中降低和升高装置10时方便地伸缩液压软管22。卷盘32包括液压马达20和蜗杆传动齿轮箱21。安装板23可用于感应卷盘移动的接近传感器，传感器通过孔25读取数据。

液压通过压力输送管27输送至软管22，压力输送管27通过液压旋转接头29耦接至驱动轴31，然后输送至进口和出口33。电缆缠绕在间隔件35上和颊板37之间。

卷盘32可以用控制装置10的移动的一系列可选择程序来编程。例如，一个程序可以是重清洁，其中装置10被缓慢地降低以便缓慢地通过网并且花费更多的时间与任何部分接触。在另一个程序中，当装置10在网上移动得更快时，可以执行更轻的清洁。在另一个程序中，装置10可以在水面以下的前3米或4米处缓慢移动，其中海洋生长可能最高，然后由于较低部分可能不需要太多清洁而加速。

在实践中，装置10相当重，当装置10向下下降，然后朝着表面卷起时，可随着装置10的清洁而下降。

液压软管通过分配块与装置10相连，然后分配块与每个螺旋桨16相连。分配块允许任何一个螺旋桨16卡住并停止，而不会导致其他螺旋桨16停止。

在使用期间，将装置10拖到网的外表面上，以从网中暴露出碎屑和海洋生物。就此而言，装置10从网内部降低和升高以清洁网上的垂直路径。应该理解的是，网在水下通常将呈倒圆拱形，因此，在清洁外表面时，需要来自装置10的推进力以保持与网的接触，否则装置将只是从网中掉落。

可以通过绞车来进行装置10的举起。可能是每条路径都需要两次通过才能确保网是干净的。然后使装置10向前或向后运动以清洁相邻的竖直路径，并且重复所述过程，直到已经清洁了整个网20为止。对于直径为240米的网，清洁过程可能需要6到8个小时，并且每14天重复一次。船可以连接到绕网的圆周延伸的环形绳索，以促进和控制向前/向后运动。

图11至图18示出了根据本发明的另一实施例的装置110。装置110还被配置用于原位清洁水下的网，例如鲑鱼围栏的网。

装置110与装置10共享许多公共组件，并且以100递增的相似数字已被用于识别等效组件，并且前述描述旨在应用于那些组件。

在这方面，装置110还具有用于从网中移除碎片和海洋生物的多个旋转叶片112和用于将装置推向网的推进系统114。如图3所示，同样的，由液压驱动的旋转叶片112和螺旋桨116固定在一起，螺旋桨16安装在支撑架117内。

装置110与装置10的不同之处在于，它使用轨道150沿着网的内表面移动自身，并且它是远程控制的。轨道150也由液压马达115驱动，以利用来自驱动单元130的可用电源。

装置110配置为零浮力或中性浮力，以允许其易于控制，并且使得其可以在不需要大量功率的情况下在网中上下移动。为了实现这一点，支撑架117由空心直径的不锈钢管形成，并且还提供浮力模块152。支撑架117包括两部分，包围螺旋桨的下部117a和保护螺旋桨116的后侧的上部或后部117b。

浮力模块设置在支撑架的后部117b中，且位于面板139后面的各螺旋桨116之间的空间中，其中，浮力模块可由75mm泡沫块形成。浮力模块152也可设置在轨道150之间的空间中，如图18所示。

为了远程控制装置110，每个轨道150可分别通过遥控器操作以向前和向后运动。可以使用任何合适的市售控制器，例如xbox控制器。为了帮助装置110的移动，提供了摄像机，使得可以看到已经被清洁的区域或障碍物。优选地，可在装置10的任一侧提供摄像机，使得无论水流方向和从网中流出的碎屑如何，仍然可以看到。

图17和18更详细地说明了轨道150。在装置110的后端是由液压马达115驱动的驱动滑轮156。为了在驱动滑轮156和轨道160的内表面之间获得牵引力，滑轮156具有滚花表面，其允许滑轮156和轨道160之间的180度摩擦啮合。在装置110的前端，提供惰轮158，轨道160也围绕其延伸。为了引导轨道160，提供了安装在导轨支架164上的塑料导轨162。在轨道160的内侧上形成有在导轨162内延伸的轨道161。在轨道150内的可用空间中设置有浮力泡沫模块154。

轨道160优选地是常规的橡胶轨道，但是应当理解，如果在网和装置110之间需要额外的牵引力，则可以在轨道160中安装双头螺栓或其他牵引辅助工具。

为了防止水侵入液压马达或惰轮158，再次使用上述图6和图7所示的密封系统，即具有安装在壳体内的相对布置的密封件的系统。提供塑料前围板170以保护轨道并防止大块碎片进入。

为了保护摄像机，也为了帮助引导水流从装置110流出，如图11和12所示，可以在支撑架的下部117a和上部117b之间提供塑料罩154。可以理解的是，可能需要收集移除的海洋生物及其收集工具，例如袋、收集软管或其它收集装置，可设置在装置上或耦合到装置。

装置10和装置110之间的另一个区别是装置110不需要电缆卷盘。在此方面，可以在使用时将一段液压软管拖到装置后面，并在取回装置时收集所述段液压软管。当然，可以使用卷盘方便地存放软管，但这不是必需的。

图21示出了根据本发明的另一优选实施例的螺旋桨216。螺旋桨216被配置为与网清洁装置一起使用，用于原位清洁水下网，例如鲑鱼养殖场的网。

螺旋桨216包括多个螺旋桨叶片234，其从轮毂214径向向外延伸，并且构造成用于通过螺旋桨216抽吸水并将网清洁装置向前推入水中以进行清洁。通过螺旋桨216抽取的水还消除了海洋生物的生长。在所示的实施例中，提供了八个螺旋桨叶片234，但是本领域技术人员将理解，也可以使用具有更多或更少的螺旋桨叶片的设置。

螺旋桨216还包括多个清洁叶片212，所述清洁叶片212固定到相应的螺旋桨叶片234上，并且从螺旋桨216沿轴向或平行于螺旋桨216的纵轴的方向延伸。就此而言，清洁叶片212在流体流过螺旋桨的方向上向前延伸，以便在螺旋桨216被推压到要清洁的网上时刮到要清洁的网上。清洁叶片212被配置成基本上沿前缘的整个长度延伸。尽管示出为整体件，但是应当理解，清洁叶片212可以由多个部件形成。

在所示的实施例中，提供了四个清洁叶片212，但是应当理解，在其他实施例中，将提供不同数量的清洁叶片。在这方面，可以使用八个清洁叶片，即每个叶片234一个或仅一个、两个或三个。

螺旋桨216还包括围绕螺旋桨216延伸并固定到每个螺旋桨叶片234的尖端的环绕件218。环绕件218固定叶片234的自由端，以增加螺旋桨216的强度。环绕件218具有多个齿219，这些齿219沿平行于螺旋桨216的纵轴的方向从其延伸，使得当螺旋桨216朝向网前进时，齿219接触网。如图23所示，齿219以叶片212为中心，并且被配置成在使用中摇动网并从中除去物质。

齿219被配置成粉碎网上的海洋生物团块，并且还摇动网并从中除去物质。在所示的实施例中，提供了8个齿219，每个齿设置在螺旋桨216的叶片234之间，但是可以理解，也可以使用更少或更多的齿219和螺旋桨叶片234。此外，选择图24的齿廓是为了简化制造，但是可以理解，也可以使用具有其他齿廓的齿

如图21所示，清洁叶片212固定在螺旋桨叶片234的前缘并向前延伸。在其他实施例中，清洁叶片212可固定到螺旋桨叶片234的另一部分，例如后缘或两者之间的某处，或固定到螺旋桨216的另一部分，例如轮毂236或环绕件218。

螺旋桨叶片234具有沿其长度变化的曲率和随着叶片从轮毂236伸出而减小的节距。在这方面，更靠近轮毂236的叶片234更接近于平行于螺旋桨216的纵轴，而不是更接近于与纵轴成较大角度的环绕件218。此外，螺旋桨叶片234的长度随着叶片234从轮毂236伸出而增加。本领域技术人员将理解，所示螺旋桨216被设计用于最佳流体动力学和效率，但是其他更简化的螺旋桨也是可能的并且在本发明的范围内。

轮毂236通常是中空的，并且具有孔以允许螺旋桨216固定到驱动马达，驱动马达优选为液压马达。尽管所示的轮毂236具有三个孔，但是应当理解，也可以使用具有更多或更少孔的其他实施例。

清洁叶片212具有与螺旋桨叶片234互补的轮廓，以确保紧密配合。在这方面，从图25所示的清洁叶片212的前视图可以看出，叶片212是弯曲的，提供直边缘242用于刮擦网，但是在边缘242上也可以形成扇形或锯齿。

清洁叶片212利用可拆卸紧固件固定在螺旋桨叶片234上，齿219利用可拆卸紧固件固定在环绕件218上。在此方面，清洁叶片212和螺旋桨叶片234均形成有可插入紧固件的孔。紧固件可以是任何商用紧固件，特别是螺纹紧固件或铆钉。

应当理解的是，清洁叶片212和齿219都容易磨损并且需要定期更换。为了提供耐磨性，叶片212和齿219优选由不锈钢形成，但是可以使用具有足够硬度的其他材料。此外，这些零件可涂有耐磨材料。为便于制造和减轻重量，螺旋桨叶片234、轮毂236和环绕件218可由铝制成。螺旋桨216的组装是通过将叶片234焊接到轮毂236和环绕件218上以形成一个整体单元来完成的。

在所示的实施例中，螺旋桨216被配置为顺时针旋转。应当理解，螺旋桨还可以被配置为逆时针旋转，并且通常与所示螺旋桨216相对或镜像。

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