水下捕獲系統的制作方法

本發明涉及一種用于捕獲浮游動物的水下捕獲系統，該水下捕獲系統包括：水下航行器，被下降到海中并且被拖曳在水面船舶后面，該水下航行器包括設置有入口的殼體，含有浮游動物的流體可以流過該入口；安裝在水下航行器上并與入口流體連通的軟管，該軟管適于將水下航行器固定并流體地連接至水面船舶；以及泵送裝置，該泵送裝置用于通過水下航行器中的入口抽吸含有浮游動物的流體，并且用于將含有浮游動物的流體通過軟管泵送到水面船舶。本發明還涉及一種用于捕獲浮游動物或其他海洋生物的方法。

背景技術：

浮游生物是主要生活在海洋中的多樣化生物種群，其中包括浮游動物，諸如磷蝦。浮游動物是具有相當大的人類和經濟潛力的主要海洋資源，但由于各種原因，捕撈或捕獲浮游動物較困難。

長久以來，捕撈浮游動物是使用具有非常小的網眼尺寸的大網或拖網進行的。與使用具有小網眼尺寸的網相關聯的問題是兼捕漁獲物(bycatch)可能相當多并且難以防止。可能會無意中將魚苗或其他小物種捕撈在網中，而這可能對海洋環境帶來嚴重后果。

因此，全世界大多數地區都禁止浮游動物和磷蝦的漁業使用傳統捕魚方法。現今，磷蝦的商業性漁業主要發生在南極地區，在南極地區，磷蝦相對較大并且在水面附近被捕撈，這有助于降低兼捕的風險。

為了確保對不斷增長的人口的未來食物供應，海洋資源是重要且營養適宜的良好來源。然而，海洋資源稀缺，并且商業性漁業必須受到調控以確保未來的供應。因此，存在對用于保護環境并減少有害影響(諸如兼捕)的捕魚技術和器具的需要。

因此，用于捕撈浮游動物和其他海洋生物的改進的技術將是有利的，并且特別地，減少兼捕的更加有效且可靠的捕魚器具將是有利的。

發明目的

本發明的目的在于完全或部分地克服現有技術的上述缺點和不足。更具體地，本發明的目的在于提供與傳統的大規模捕撈技術相比可以用于以受控的方式選擇性地捕撈特定物種的捕魚技術和器具。

技術實現要素：

因此，在本發明的第一方面中，旨在通過提供一種用于捕獲浮游動物的水下捕獲系統來獲得上述的目的和若干其他目的，該水下捕獲系統包括：水下航行器，被下降到海中并且被拖曳在水面船舶后面，該水下航行器包括設置有入口的殼體，含有浮游動物的流體可以流過該入口；安裝在水下航行器上并與入口流體連通的軟管，該軟管適于將水下航行器固定并流體地連接至水面船舶；以及泵送裝置，該泵送裝置用于通過水下航行器中的入口抽吸含有浮游動物的流體，并將含有浮游動物的流體通過軟管泵送至水面船舶，其中水下航行器還包括激光發射裝置，該激光發射裝置用于將具有預定波長的光發射到限定的水域上，以促進浮游動物在被照射的水域中群集。

水面船舶涵蓋了一系列不同的水上航行器，包括船艦、船只或氣墊船。

本文描述的水下捕獲系統也可以適用于在岸邊下降到海中，或者從可以漂浮在海面上或位于海中的期望深度處的漂浮裝置下降到海中。

因此，該水下系統的特征不是專門設計用于將所捕獲生物體朝向所捕獲生物體的特定容器進行輸送。在這一方面，不管用于所捕獲生物體的容器是在岸上、漂浮在海中的特定深度處、漂浮在海面上、還是在水面船舶上，本發明的水下捕獲航行器都可以不經修改地用于將含有生物體的流體通過軟管泵送到容器。

水下捕獲系統還適用于捕獲中層魚類，即生活在中層區域并且長度在2至10cm之間的魚類。不需要改變水下捕獲系統的特征就可捕獲中層魚類。

因此，一方面，本發明涉及一種用于捕獲浮游動物或中層魚類的水下捕獲系統，該系統包括：水下航行器，被下降到海中，該水下航行器包括設置有入口的殼體，含有浮游動物或中層魚類的流體可以流過該入口；安裝在水下航行器上并與入口流體連通的軟管，該軟管適于將水下航行器固定并流體地連接至用于所捕獲的浮游動物或中層魚類的水面容器；以及泵送裝置，該泵送裝置用于通過水下航行器中的入口抽吸含有浮游動物或中層魚類的流體，并將含有浮游動物或中層魚類的流體通過軟管泵送至水面船舶，其中水下航行器還包括激光發射裝置或發光二極管(led)，以用于將具有預定波長的光發射到限定的水域上，以促進浮游動物或中層魚類在被照射的水域中群集。

水下捕獲系統可以在岸邊下降到海中，或者從可以漂浮在海面上或位于海中的期望深度處的漂浮裝置下降到海中。

在一些實施方案中，已下降的水下捕獲系統可以被拖曳在水面船舶后面。

由此，實現了用于選擇性地捕撈特定物種諸如浮游動物和磷蝦的設備。通過調節由激光器或led發射的光的波長，特定物種可以被光吸引并被捕撈。

在這一方面，通過進一步調節由激光器或led發射的光的波長，可以吸引并捕獲其他特定物種諸如中層魚類。

在一些其他實施方案中，可以使用不同于激光器或led的光源，以便發射將吸引浮游動物或中層魚類的光。

此外，殼體中的入口在尺寸上可以是可變的，例如以便容納不同尺寸的浮游動物或中層魚類。在一個實施方案中，水下航行器可以包括入口閘門(hatch，艙門、艙蓋)，該入口閘門覆蓋入口并且能夠在使入口基本上封閉的關閉位置與使入口完全打開的打開狀態位置之間移動。另外，入口閘門可以樞轉地安裝在水下航行器的殼體的下面，并且能夠在關閉位置與打開位置之間移動，在關閉位置，入口閘門收回(retract)并且基本上與殼體的底側齊平，在打開位置，入口閘門在殼體下面延伸。

通過能夠改變入口的尺寸，可以減小水下航行器的阻力(drag)并改善水下航行器穿過水移動的方式。這例如可以在尋找浮游動物或中層魚類的過程中拖曳水下航行器通過海洋時是有利的。當識別到一群浮游動物或中層魚類時，入口被打開以增加設備的可及范圍并改善捕撈效果。

此外，激光發射裝置或另外的光源諸如led適于發射波長為400-550nm、優選為約470nm的光。這些波長對應于由一些浮游動物物種(諸如磷蝦)或中層魚類發出的固有波長。

此外，水下航行器可以包括用于控制水下航行器的浮力的一個或多個可互換的浮力調節元件。通過使設備使用相對簡單的裝置來控制浮力，由于可以避免用于控制浮力的復雜且易損壞的系統，因此該設備更加魯棒。

另外，水下航行器可以包括用于記錄圖像并將圖像發送至水面船舶的攝像機。進一步地，攝像機可以結合有平移俯仰(pantilt，全景搖攝)功能，使得可以監視水下航行器的周圍環境以識別浮游動物或中層魚類。此外，攝像機可以是用于在低光條件下記錄圖像的硅增強靶攝像機。

水下航行器還可以包括用于吸引浮游動物或中層魚類的第一發光裝置，例如如圖3所示，即第一發光裝置9。水下航行器還可以包括用于照射在水下航行器周圍的區域的第二發光裝置，諸如高強度放電燈。此外，水下航行器可以包括用于識別成群的浮游動物或中層魚類的聲波裝置，諸如回聲測深器。

此外，水下航行器可以包括用于在水下操縱水下航行器的機載推進系統。由此，水下航行器可以獨立于水面船舶進行操縱。

在一些實施方案中，水下捕獲系統包括用于升沉補償的系統，以便減少操作期間波浪的影響。升沉補償系統可以是主動升沉補償(ahc)或被動升沉補償(phc)系統。

主動升沉補償系統可以包括電動或液壓絞車系統。控制系統諸如可編程邏輯控制器(plc)計算并控制系統的能動部分應如何對由波浪引起的移動做出反應。

被動升沉補償系統具有不消耗電力的特性，并且儲存來自波浪的能量并在后期消耗該能量。

本發明還涉及用于使用上述水下捕獲系統來捕獲浮游動物或其他海洋生物諸如中層魚類的方法，該方法包括以下步驟：將水下航行器部署到海中；啟用激光發射裝置來照射限定的水域，以促進浮游動物或其他海洋生物群集；拖曳水下捕獲系統通過海和被照射的水域；以及啟用泵送裝置，以通過入口抽吸含有浮游動物的流體，并將含有浮游動物的流體泵送通過軟管。此外，該方法可以包括以下步驟：當一群浮游動物已被識別出并且在入口的預定距離內時，致動入口閘門以將入口閘門從關閉位置移動到打開位置。

根據從屬權利要求、說明書和隨附附圖以及關于這些內容進行的闡述，本發明的其他方面、優點和特征將是明了的。

附圖說明

現在將參照隨附附圖更詳細地描述根據本發明的水下捕獲系統。附圖示出了實現本發明的一種方式，并且不應被解釋為限于落入所附權利要求書范圍內的其他可能的實施方案。

圖1示出了從側面觀察的水下捕獲系統；

圖2示出了從前面觀察的水下航行器，其中入口閘門處于關閉位置；

圖3示出了從前面觀察的水下航行器，其中入口閘門處于打開位置；以及

圖4示出了拖曳在水面船舶后面的水下航行器。

具體實施方式

圖1示出了根據本發明的一個實施方案的水下捕獲系統1。該捕獲設備包括水下航行器2，該水下航行器包括設置有入口22(在圖2中示出)的殼體21。與入口流體地連接的軟管4從殼體延伸。通過在軟管中提供泵送效果，可以通過殼體中的入口抽吸含有浮游動物或中層魚類的流體，并泵送含有浮游動物或中層魚類的流體通過軟管4。

如圖3所示，水下航行器2適于部署在水下并拖曳在水面船舶3后面。從水下航行器延伸出的軟管用于將水下航行器固定并流體地連接至水面船舶。由此，可以將含有浮游動物或中層魚類的流體從水下航行器中的入口22泵送到水面船舶上的容器中。泵送裝置可以以技術人員知曉的多種方式設置。流體泵例如可以連接至軟管的與水下航行器2相反的端部。由此，當泵運行時，通過軟管抽吸流體。可替代地，可以使用空氣提升泵，其中壓縮空氣被引入到與水下航行器的殼體中的入口靠近的軟管中。當壓縮空氣進入軟管并膨脹時，由于由膨脹的空氣引起流體的密度減小，軟管中的流體被朝向水面提升。壓縮空氣可以從位于水面處的壓縮機供應并通過空氣軟管輸送。空氣軟管可以與用于運送含有浮游動物的流體的軟管一體化，或作為單獨的軟管提供。可替代地，可以從布置在水下航行器的殼體中的罐供應壓縮空氣。

水下航行器2還包括用于發射光的裝置，諸如用于發射具有預定波長的光的激光發射裝置6。如圖4所示，光被發射到限定的水域7上，以促進浮游動物群集。400-550nm、優選地約470nm的波長可以用于吸引浮游動物，諸如磷蝦。其他波長可以用于以其他方式影響浮游動物。當已形成成群的浮游動物時，所發射的光例如可以用于防止浮游動物隨后散開，從而使群集盡可能長久地保持在一起。由此，所發射的光可以被視為使浮游動物保持在一起的虛擬網。

在一些實施方案中，用于發射光的裝置可以是led。

回到圖1至圖3，水下航行器的殼體可以由聚合物泡沫材料制成，諸如由為具有高壓縮強度和耐久性的閉孔中至高密度泡沫的芯材(divinycell，夾心結構芯材)制成。通過使殼體由這樣的材料制成，水下航行器變得自然有浮力，并且非常耐用和堅固。進一步地，殼體設置有覆蓋入口22的入口閘門23。入口閘門樞轉地安裝在水下航行器的殼體下面，在如圖2所示的關閉位置與如圖3所示的打開位置之間移動。當入口閘門處于關閉位置時，入口基本上被封閉；而入口閘門在打開位置時，入口完全打開。進一步地，在關閉位置，入口閘門收回并基本上與殼體的底側24齊平，而在打開位置，入口閘門在殼體下面延伸。此外，殼體沿其后緣設置有裙狀部25。裙狀部用于改善水下航行器的流體動力性能，并且可以改善方向穩定性。殼體還可以設置有一個或多個翼片，以用于控制水下航行器如何穿過水移動。

水下航行器還包括用于控制各種傳感器和功能件諸如入口閘門的控制系統。控制系統例如通過沿著軟管延伸的有線連接來接收來自水面上的操作者的輸入。

為了控制水下航行器的浮力，在殼體中設置一個或多個可互換的浮力調節元件。例如可以根據水下航行器應被拖曳的所在深度和所處速度來調節水下航行器的浮力。

水下航行器的重要特征是選擇性地捕撈特定物種的能力。為此目的，水下航行器可以包括一個或多個攝像機，例如如圖3所示，即攝像機8，以用于記錄圖像并將圖像數據發送至水面船舶或可以控制水下航行器的其他地點。基于由圖像提供的信息，操作者可以例如通過啟用泵送裝置來控制水下航行器抽吸含有浮游動物的流體。如果操作者無法確定在水下航行器周圍的物種，則他可以選擇不啟用泵送裝置。

為了能夠獲得對水下航行器的周圍環境的更好視野，攝像機可以結合有平移俯仰功能，使得攝像機可以轉動。進一步地，如果在具有有限自然光的地方使用水下航行器，則可以使用適合于低光條件的特殊攝像機諸如硅增強靶攝像機或其他攝像機。

作為激光發射裝置的補充或替代方案，水下航行器還可以包括用于吸引浮游動物或中層魚類的一個或多個發光裝置。發光裝置可以包括rgd-led，以用于發射光來吸引浮游動物或中層魚類朝向殼體中的入口。水下航行器還可以設置有用于照射在水下航行器周圍的區域的發光裝置，諸如高強度放電燈。這樣的光可以用于更好地了解周圍環境，例如用于識別附近的物種。

在使用中，將水下航行器例如從水面船舶部署到海中。水下航行器通過軟管固定至船舶，并且軟管用于控制拖曳距離，并且因而控制水下航行器的操作深度。在水面上，操作者可以接收由水下航行器收集的各種數據。該數據可以在一個或多個監視器或其他接口上呈現，并且可以用于操作水下航行器。在某一時刻，操作者啟用發光裝置，諸如激光發射裝置，以照射限定的水域，以促進浮游動物或其他海洋生物群集。基于由水上航行器上的各種傳感器收集的數據，操作者可以確定何時形成成群的浮游動物。基于這一信息，可以啟用泵送裝置，并且可以將入口打開以捕撈該群浮游動物。

盡管已經結合具體實施方案描述了本發明，但是本發明不應被解釋為以任何方式限于所呈現的實施例。本發明的范圍由所附權利要求書確定。在權利要求的上下文中，術語“包括”或“包含”并不排除其他可能的元件或步驟。而且，提及引語諸如“一”或“一種”等不應被解釋為排除多個。在權利要求中使用的關于附圖中所示元件的附圖標記也不應被解釋為限制本發明的范圍。此外，在不同權利要求中提及的各個特征或許可以有利地組合，并且在不同權利要求中提及這些特征并不排除這些特征的組合是不可能的且是有利的。