本實用新型涉及一種潛航器，具體講是一種自適應(yīng)聲波誘驅(qū)魚兩用潛航器。

背景技術(shù)：

目前我國水資源的治理和開發(fā)進(jìn)入了新的階段，在我國的大江大河上修建了越來越多的隔流建筑物，改變了河流固有的自然特性，對閘壩上下游的水環(huán)境與水生態(tài)環(huán)境條件、魚類棲息地環(huán)境因素（如水位、流量、水溫等）產(chǎn)生比較大的影響，可能會直接導(dǎo)致某些溯河洄游魚類種群的滅絕。在日益強(qiáng)調(diào)人和自然和諧相處的時代，魚道作為一種保護(hù)生物資源的工程措施，越來越多得被納入到各國的水庫及閘壩工程中之后，針對魚道的相關(guān)科學(xué)研究也逐漸活躍起來。

魚道的發(fā)展已逐漸成熟，根據(jù)魚類行為學(xué)針對不同的過魚對象設(shè)計產(chǎn)生了各種魚道。如何使洄游魚類能準(zhǔn)確找到魚道入口，避免在大壩下來回徘徊，同時阻攔魚類進(jìn)入泄洪口、水輪機(jī)進(jìn)水口，做到在盡可能減少在洄游季節(jié)人工集魚及減少能耗的情況下，提高過魚效率是值得人們研究從而改善的問題。

水生生物保護(hù)是水利水電工程建設(shè)項目中需要考慮的重要問題，為了保護(hù)天然漁業(yè)資源、保障水生生態(tài)系統(tǒng)的連續(xù)性和多樣性，亟需使魚能夠找到魚道入口，提高魚道的使用效率。

近年來，多數(shù)水工建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計攔魚堰、攔魚網(wǎng)、光感以及電柵等設(shè)施。但是，攔魚堰隔斷河道，形成船只航行的阻礙，只能局限應(yīng)用于無航運(yùn)要求的山溪支流上；攔魚網(wǎng)只能在水流平穩(wěn)、斷面平整、狹窄的河流上設(shè)置，并且大多影響通航與排污；電柵攔魚設(shè)備工程投資大，安裝環(huán)境受限制，電柵的電場閾值選擇困難，有效作用范圍小等系列問題。在水庫及水工建筑物導(dǎo)魚另辟途徑有現(xiàn)實意義。

然而將聲學(xué)應(yīng)用于水庫溢洪誘魚、導(dǎo)魚，設(shè)備費用、安裝費用低廉，現(xiàn)場施工方便，使用安全、可靠，不影響水庫、湖泊通航。而且聲波在水中傳播距離遠(yuǎn)，因此聲波攔魚的有效作用范圍大。

魚道對于恢復(fù)魚類及其他水生物種在河流的自由通行及繁衍生息具有重要意義，因而在流域水電開發(fā)及水利樞紐工程中被廣泛應(yīng)用。提高魚道的使用效率是發(fā)揮魚道作用的主要影響因素。

魚類行為學(xué)是一門古老而又年輕的科學(xué), 其與捕漁業(yè)的關(guān)系及其重要性已逐漸被人們所重視。魚類對聲音的反應(yīng)是魚類行為學(xué)的重要組成部分，1918 Park-er調(diào)查了魚類聽覺的反應(yīng)。聲誘誘魚就是利用魚類對聲音產(chǎn)生趨集反應(yīng)行動設(shè)計制造的聲音誘魚器, 向魚群播放相應(yīng)的模擬聲音, 加以誘集、引導(dǎo)魚群進(jìn)入預(yù)定的區(qū)域而達(dá)到保護(hù)魚類、捕撈目的的方法。

聲波誘魚現(xiàn)有應(yīng)用：1、生物聲學(xué)裝置：全蘇池塘研究所研制了一種裝置—生物聲學(xué)裝置,這種生物學(xué)裝置適用于整個生長期, 這樣不僅可以控制索餌強(qiáng)度, 還可以加速秋季起捕過程, 即利用魚對索餌聲的反應(yīng), 將魚誘集到捕魚區(qū)后再捕撈。

2、海洋牧場控制法：日本大規(guī)模發(fā)展人工魚礁中, 也進(jìn)行音響馴化系統(tǒng)的試驗, 主要通過控制魚類行動以改造沿岸漁場, 更有效地利用魚類資源, 誘集魚類, 最終實現(xiàn)海洋牧場。新技術(shù) ( 主要包括聲、光、電)開始直接應(yīng)用于社會應(yīng)用中, 它標(biāo)志了人類在經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展與魚類共處中，進(jìn)入了一個可以按照人類意愿控制魚類行動的新階段。在我國聲波誘驅(qū)魚技術(shù)研究的起步較晚,還必須做大量的有關(guān)這方面的研究工作, 在與國外現(xiàn)代化的研究手段接軌的同時, 還必須大力推廣在生產(chǎn)實踐中的應(yīng)用。當(dāng)前在各類水下機(jī)器人研究中，潛航器是一個熱點，其涉及的關(guān)鍵技術(shù)包括能源技術(shù)、導(dǎo)航技術(shù)和實時通信技術(shù)。因此，許多研究機(jī)構(gòu)都在開展上述關(guān)鍵技術(shù)的研究工作，以期獲得突破性的進(jìn)展。

聲波與潛航器的結(jié)合國內(nèi)外并沒有較為成熟并且應(yīng)用廣泛的產(chǎn)品，兩者的效益沒能得到最大程度的發(fā)揮。聲波潛航器這一創(chuàng)新點能夠為我國聲波誘魚技術(shù)應(yīng)用于社會生產(chǎn)中貢獻(xiàn)出一份力量。

目前，多數(shù)誘導(dǎo)或驅(qū)趕魚類設(shè)施具有許多缺點。誘導(dǎo)方面如誘餌，誘餌在水中擴(kuò)散慢、易變淡甚至易變質(zhì)，需要及時補(bǔ)充，且引誘范圍小，制作復(fù)雜，只能一次使用不能回收制作和使用成本較高。再如光誘，光在水中傳播雖然快，但受透光度影響大，光波衰減嚴(yán)重，傳播距離短范圍小，為了發(fā)出較強(qiáng)的光線所耗費的能源較大，且只能在夜間使用，不但制作和使用成本較高，適

用的時間范圍也小，引誘種類也少。驅(qū)趕方面，有用刺激性藥物的，既不方便使用，也對環(huán)境造成污染。以上這些方法，具有使用和制造成本高，作用效率低、作用時間和作用范圍小、環(huán)境污染大的缺點。聲波作為一種在水下傳播快，損失低的方式，對多種魚類感官刺激強(qiáng)烈，且制作成本較低，可通過調(diào)節(jié)頻率大小達(dá)到誘導(dǎo)或驅(qū)趕的目的，優(yōu)勢明顯。

當(dāng)前，許多誘驅(qū)魚設(shè)施的機(jī)動性較差，且多為定點設(shè)施，無法根據(jù)魚群的游動變化而調(diào)整頻率。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

因此，為了解決上述不足，本實用新型在此提供一種自適應(yīng)聲波誘驅(qū)魚兩用潛航器；本實用新型將聲波發(fā)射裝置與潛航器相結(jié)合，采用自主/遙控的方式使聲源隨魚群的游動而航行，且能隨時根據(jù)誘驅(qū)效果改變頻率大小，達(dá)到最優(yōu)效果。本項目為解決將魚類順利得從河道引導(dǎo)至魚道入口以及水庫集魚等問題擬設(shè)計一種自適應(yīng)聲波誘驅(qū)魚兩用智能潛航器從而減少耗能、提高過魚效率，減少魚類傷亡。該機(jī)械設(shè)備將可變化頻率的聲波與水中潛航器相結(jié)合，讓潛航器按照設(shè)定的路線在水中來回徘徊利用聲波將過魚對象吸引至魚道入口，或阻攔魚類前進(jìn)。無需人工或自動化系統(tǒng)進(jìn)行實時嚴(yán)密控制，降低了誘魚、集魚的操作難度，是一種保護(hù)魚類生態(tài)的環(huán)保設(shè)施和設(shè)計方法。

本實用新型是這樣實現(xiàn)的，構(gòu)造一種自適應(yīng)聲波誘驅(qū)魚兩用潛航器，其特征在于：潛航器分為前部、中部、與后部；前部內(nèi)設(shè)置舵機(jī)，并通過螺栓固定舵機(jī)；舵機(jī)連接吸水舵，通過改變潛航器的舵角轉(zhuǎn)變潛航器的航向；

后部內(nèi)設(shè)置電機(jī)A，電機(jī)A通過聯(lián)軸器和套筒連接位于潛航器尾部的螺旋槳，通過電機(jī)調(diào)節(jié)螺旋槳的轉(zhuǎn)速以及轉(zhuǎn)向分別影響潛航器的速度和前進(jìn)、后退；電機(jī)A通過圓形固定轉(zhuǎn)置固定在潛航器的后部；

潛航器中部為獨立艙室，能夠用于自由存放單片機(jī)及電池；

前部與中部及中部與后部都設(shè)計有隔板，達(dá)到防水作用，并將前部與后部的連接處設(shè)計為螺紋形式，且通過密封墊予以密封；

在潛航器的中部自上而下設(shè)置有信號發(fā)射控制系統(tǒng)、電池、水艙、齒輪以及電機(jī)B；所述水艙為向外突出的；

活塞帶有齒條，電機(jī)B的輸出端設(shè)置齒輪，齒輪與齒條嚙合，由電機(jī)B控制活塞的往返移動，進(jìn)而實現(xiàn)水艙中水的排出和進(jìn)入，改變潛航器的自重，實現(xiàn)潛航器的上升下沉；

信號發(fā)射控制系統(tǒng)包括控制器、電機(jī)驅(qū)動模塊、數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器、功率放大器、揚(yáng)聲器；控制器采用stm32F103CBT6實現(xiàn)，控制器的輸出端與電機(jī)驅(qū)動模塊連接，同時控制器的另一輸出端與數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器連接，數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器的輸出端與功率放大器連接，功率放大器外接揚(yáng)聲器；信號發(fā)射控制系統(tǒng)中控制器提供數(shù)字信號，DAC轉(zhuǎn)化成模擬信號再用功率放大器將功率放大，用揚(yáng)聲器播放。

本實用新型具有如下優(yōu)點：

本實用新型為解決將魚類順利得從河道引導(dǎo)至魚道入口以及水庫集魚等問題擬設(shè)計一種自適應(yīng)聲波誘驅(qū)魚兩用智能潛航器，從而減少耗能、提高過魚效率，減少魚類傷亡。該機(jī)械設(shè)備的設(shè)計基本想法為將可變化頻率的聲波與水中自如行動的潛航器相結(jié)合，讓潛航器按照設(shè)定的路線在水中來回徘徊利用聲波將過魚對象吸引至魚道入口，或阻攔魚類前進(jìn)。

該產(chǎn)品設(shè)計無需人工，由自動化系統(tǒng)進(jìn)行實時嚴(yán)密控制，降低了誘魚、集魚的操作難度，減少了前期工程建設(shè)投資成本與后期設(shè)備運(yùn)行維修費用，是一種高效簡單的保護(hù)魚類生態(tài)的環(huán)保設(shè)施和設(shè)計方法。

本實用新型所述自適應(yīng)聲波誘驅(qū)魚兩用智能潛航器主要包括聲波信號源、功率放大器、水下?lián)P聲器、電源和動力裝置。這些裝置通過單片機(jī)根據(jù)潛航器的實際應(yīng)用環(huán)境設(shè)定固定前進(jìn)軌跡、水中垂直位置，在保持自身平衡的情況下，發(fā)射聲波，實現(xiàn)程序化往返作業(yè)。亦可調(diào)整潛航器設(shè)置，采用人工進(jìn)行實時操控。

這一作品能顯著減輕誘驅(qū)魚的人力勞動，降低能耗，提高集魚效率，且具有良好的穩(wěn)定性與安全性。并且根據(jù)過魚對象與作業(yè)環(huán)境，靈活選擇聲波頻率和行進(jìn)路線，具有廣泛的適用前景。

附圖說明

圖1是本實用新型整體結(jié)構(gòu)示意圖

圖2是本實用新型整體側(cè)面示意圖

圖3是本實用新型整體俯視示意圖

圖4是本實用新型信號發(fā)射控制系統(tǒng)示意圖。

具體實施方式

下面將結(jié)合附圖1-圖4對本實用新型進(jìn)行詳細(xì)說明，對本實用新型實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒緦嵱眯滦椭械膶嵤├?，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護(hù)的范圍。

本實用新型通過改進(jìn)在此提供一種自適應(yīng)聲波誘驅(qū)魚兩用潛航器，如圖所示，可以按照如下方式予以實施；該潛航器分為前部、中部、與后部；前部內(nèi)設(shè)置舵機(jī)1，并通過螺栓固定舵機(jī)1；舵機(jī)1連接吸水舵，通過改變潛航器的舵角轉(zhuǎn)變潛航器的航向；

后部內(nèi)設(shè)置電機(jī)A2，電機(jī)A2通過聯(lián)軸器和套筒連接位于潛航器尾部的螺旋槳9，通過電機(jī)調(diào)節(jié)螺旋槳的轉(zhuǎn)速以及轉(zhuǎn)向分別影響潛航器的速度和前進(jìn)、后退；電機(jī)A2通過圓形固定轉(zhuǎn)置12固定在潛航器的后部；

中部設(shè)計獨立艙室，可用于自由存放單片機(jī)及電池；為了達(dá)到防水作用，前部與中部及中部與后部都設(shè)計有隔板3，并將前部與后部的連接處設(shè)計為螺紋形式，且通過密封墊予以密封；

在潛航器的中部自上而下設(shè)置有信號發(fā)射控制系統(tǒng)4、電池5、水艙6、齒輪7以及電機(jī)B8；所述水艙6為向外突出的；活塞10帶有齒條11，電機(jī)B8的輸出端設(shè)置齒輪7，齒輪7與齒條11嚙合，由電機(jī)B8控制活塞10的往返移動，進(jìn)而實現(xiàn)水艙中水的排出和進(jìn)入，改變潛航器的自重，實現(xiàn)潛航器的上升下沉；

信號發(fā)射控制系統(tǒng)4包括控制器41、電機(jī)驅(qū)動模塊42、數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器43、功率放大器44、揚(yáng)聲器45；控制器41采用stm32F103CBT6實現(xiàn)，控制器41的輸出端與電機(jī)驅(qū)動模塊42連接，同時控制器41的另一輸出端與數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器43連接，數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器43的輸出端與功率放大器44連接，功率放大器44外接揚(yáng)聲器45；信號發(fā)射控制系統(tǒng)4中控制器41提供數(shù)字信號，DAC轉(zhuǎn)化成模擬信號再用功率放大器將功率放大，用揚(yáng)聲器播放。

通過以上改進(jìn)；本實用新型所述的自適應(yīng)聲波誘驅(qū)魚兩用潛航器主要由兩個電機(jī)和一個舵機(jī)，水艙，信號發(fā)射器組成。其中一個電機(jī)通過聯(lián)軸器和套筒連接位于潛航器尾部的螺旋槳，通過電機(jī)調(diào)節(jié)螺旋槳的轉(zhuǎn)速以及轉(zhuǎn)向分別影響潛航器的速度和前進(jìn)、后退。另一個電機(jī)通過以齒輪為主的機(jī)械結(jié)構(gòu)控制活塞的往返移動，進(jìn)而實現(xiàn)水艙中水的排出和進(jìn)入，改變潛航器的自重，實現(xiàn)潛航器的上升下沉。舵機(jī)連接吸水舵，通過改變潛航器的舵角轉(zhuǎn)變潛航器的航向。聲波發(fā)射裝置：控制器提供數(shù)字信號，DAC轉(zhuǎn)化成模擬信號號再用功率放大器將功率放大，用揚(yáng)聲器播放。

自適應(yīng)功能：考慮到常用的短波通信在水下信號傳輸效果非常差，擬采用慣性導(dǎo)航。

設(shè)備元器件：7.4V電池，使用7806三極管穩(wěn)壓成6V、一個舵機(jī)、一個直流電機(jī)驅(qū)動器、一個減速電機(jī)、一個常規(guī)電機(jī)、一個stm32F103CBT6核心板、D類數(shù)字放大器PAM8403、數(shù)字轉(zhuǎn)模擬輸出的外置模塊、揚(yáng)聲器。

潛航器分為前部、中部與后部。為了達(dá)到防水作用，前部與中部及中部與后部都設(shè)計有隔板，并將前部與后部的連接處設(shè)計為螺紋形式，具有可拆卸、調(diào)節(jié)零部件的方便性及良好的防滲性，有效得防范了水進(jìn)入前部和后部，隔板防止水滲入中部導(dǎo)致單片機(jī)及電池的損壞。

其中，前部：主要放置舵機(jī)，并設(shè)計有螺栓固定舵機(jī)。中部：自上而下放置有單片機(jī)、電池，水艙及其右側(cè)齒輪、電機(jī)。

水艙向外突出，直接與外界水體接觸，實時排水。

中部設(shè)計獨立艙室，可用于自由存放單片機(jī)及電池；

后部：主要放置電機(jī)，同樣設(shè)計有圓形固定轉(zhuǎn)置。

實施時，整個潛航器可以在運(yùn)行試驗中添加適當(dāng)?shù)呐渲亍?/p>

本實用新型具有如下的創(chuàng)新點：

1、將聲波應(yīng)用于誘魚導(dǎo)魚中，聲波轉(zhuǎn)化效率高，折損率低，頻率可調(diào)節(jié)適應(yīng)多種魚類。

2、通過單片機(jī)從而使機(jī)器裝置的無需人工操作、防碰撞的設(shè)計具有自適應(yīng)性，潛航器前進(jìn)路線可以實現(xiàn)程序化、規(guī)則化同時具有可控性。

本實用新型的推廣應(yīng)用價值：本產(chǎn)品利用聲波來引誘、驅(qū)趕魚類，并且潛航器的自動化使裝置應(yīng)用簡便，大大減少人力。同時可有效克服現(xiàn)有技術(shù)中制造和適用成本高、作用效率低、的缺點，具有成本低廉，信號傳播快而遠(yuǎn)，降低能耗以及無環(huán)境污染的優(yōu)點，能增加誘魚、集魚效果，提高經(jīng)濟(jì)與生態(tài)收益。同時潛航器的設(shè)計可以增加更多的功能，推廣應(yīng)用于更多領(lǐng)域。如：拍攝水下魚群、實現(xiàn)魚群走向?qū)崟r追蹤、感應(yīng)水層溫度、水樣采集。具有良好的應(yīng)用前景。

技術(shù)優(yōu)勢：其一：Wardle( 1986)報道, 當(dāng)漁船行進(jìn)時, 魚類先感覺到漁船的發(fā)動機(jī)和螺旋槳的聲音,魚類向更深的海底游去不易捕獲。本產(chǎn)品小型化的優(yōu)勢避免了其他機(jī)械設(shè)備對魚類的影響，應(yīng)用簡便，大大減少人力。潛航器通過單片機(jī)等控制系統(tǒng)可以提高自適應(yīng)能力；

其二：潛航器已向兼容性高及模塊化方向發(fā)展，可有效克服制造成本高的缺點，具有成本低廉，降低能耗的優(yōu)點，能增加誘魚、集魚效果，提高經(jīng)濟(jì)與生態(tài)收益；

其三：潛航器上搭載的聲波發(fā)射器發(fā)射的聲波具有水中傳播折損率低、無污染、高效等優(yōu)勢。

推廣前景的技術(shù)性說明：潛航器的設(shè)計可以增加更多的功能，推廣應(yīng)用于更多領(lǐng)域。如：拍攝水下魚群、實現(xiàn)魚群走向?qū)崟r追蹤、感應(yīng)水層溫度、水樣采集。具有良好的應(yīng)用前景。我國水電工程的建設(shè)規(guī)模不斷擴(kuò)大，潛航器誘導(dǎo)魚類進(jìn)入過魚設(shè)施或驅(qū)逐魚類離開特定區(qū)域，進(jìn)而保護(hù)具有洄游性的珍稀魚類獲得生態(tài)環(huán)境效益。海域“藍(lán)色農(nóng)業(yè)”已經(jīng)成為發(fā)展的前沿領(lǐng)域之一，

聲誘捕撈技術(shù)既能提高捕撈效率又不破壞漁業(yè)資源，實現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)。

這一作品能顯著減輕誘驅(qū)魚的人力勞動，降低能耗，提高集魚效率，且具有良好的穩(wěn)定性與安全性。并且根據(jù)過魚對象與作業(yè)環(huán)境，靈活選擇聲波頻率和行進(jìn)路線，適用于水電站建筑物建設(shè)及漁場養(yǎng)殖生產(chǎn)中，具有廣泛的適用前景，并且能夠產(chǎn)生一定的生態(tài)環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益。

對所公開的實施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本實用新型。對這些實施例的多種修改對本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本實用新型的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現(xiàn)。因此，本實用新型將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。