生态稻田鱼蟹飞虫捕食装置的优化设计

李鹏艳，宋秋红，张鑫宇，杨 帆

（上海海洋大学，上海 201306）

目前投放市场的飞虫捕食装置都是一体化的直杆状的底架杆[1]，但是由于生态稻田中的作物随着时间的推移，作物生长的高度也不同，而诱虫灯的高度对捕食效果有较大的影响[2]，所以需要调节捕虫灯的高度，避免灯过高捕食不到飞虫或者过低被作物遮挡，而影响诱虫灯的捕虫效率。因此，基于目前研究现状的处理方案弊端进行改善，优化设计了一种具有伸缩支架的生态稻田飞虫捕捉装置，该设计装置的主要核心是将传统的一体化底架杆拆分成固定杆和调节杆两大部分，可以便捷地调节架体高度，从而达到根据生态稻田中的作物高度调节捕虫灯及捕虫电网的高度来提高捕虫效率。

1 优化方案的具体要求

基于目前研究现状的处理方案弊端，本文优化设计了一种具有伸缩支架的生态稻田飞虫捕捉装置，该方案的最大优势是机械可伸缩的底架杆能在稻苗生长的各个时期达到最高效率地捕杀蚊虫，由太阳能和风能提供夜间诱虫灯和电网所需的能源，保证能源的清洁环保，并且在捕虫网内部结构作出了一定的补充完善。使结构设计装置达到合理化，更好的解决生态稻田鱼蟹的飞虫问题。

由于稻田鱼蟹生态系统每年会有大量的烂鱼蟹，如何利用鱼蟹的气味来吸引更多的害虫进入捕虫电网。因此在设计时，在捕虫电网内部设计一个小网格来放置烂鱼蟹。

调节杆件在固定杆中的高度固定。在固定杆两侧侧壁设计了两排等距离的调节槽和抵接块，而在调节杆上设计了同样距离的通孔，通过简单的螺栓连接，来达到调节高度的目的。

减小调节杆和固定杆在调节过程中产生的摩擦，延长使用寿命。在调节杆一侧设计了滑轮导轨，两杆之间上下滑移。不仅方便省力，而且大大延长了杆的使用寿命。

调节杆和固定杆之间留有一定空间的缝隙。在台风地区或者风大的时候容易晃动，因此设计了滑动连接于调节杆上方的滑块和固定于调节杆侧壁的拨块，在二者的共同作用下，可以增强调节杆的稳定性，从而提高飞虫捕食效率。

由于调节杆上端架有捕虫电网,太阳能电池板等，对杆的强度要求很大。通过调查后发现：上海沿海地区最大风速为28.4m/s[3]。

标准状态下风压W=v^2/1600=500N/m；国内常用304不锈钢在常温下的最大许用应力为137 MPa；由32W/πd^3小于等于137 MPa可计算伸缩杆的直径为34 mm。

2 结构优化设计方案

2.1 生态稻田鱼蟹飞虫捕食装置的总体设计

该机械装置外型是由架体的调节杆和固定杆两部分组成，如图1所示。调节杆顶端包含了几乎所有传统飞虫捕食的核心装置，包括诱虫灯、捕虫电网、太阳能电池板和与蓄电池相连接的风力发电机[4]四部分，通过太阳能电池板和风能发电机转换的电能储存在蓄电池中，供捕虫灯和捕虫电网使用。该装置下方是本论文的重点优化部分，通过调节杆，固定杆以及它们之间的调节组件共同构成了杆的高度调节机制。

图1 生态稻田鱼蟹飞虫捕食装置

2.2 捕虫电网的结构优化设计

为了充分利用生态系统中的鱼蟹资源，设计捕虫电网设置为内外两层，如图2，内外两侧捕虫电网之间设置有供鱼虾放置的诱捕网格，诱捕网格与电网之前为普通的螺栓连接,如图3所示。当飞虫受到烂鱼蟹的气味吸引飞向电网后击落。这一简单的装置不仅使烂鱼蟹废物利用，也增加了捕杀飞虫的效率。

图2 捕虫电网整体结构

图3 捕虫电网局部

2.3 架体结构设计

由于架体优化的最主要功能是能自由地调节高度。所以用螺栓连接的方式来达到调节高度的目的。如图4所示，在固定杆的侧壁开设调节槽和抵接块，而调节杆上开有通孔可以穿过螺纹，简单的螺纹螺母连接便使得调节杆的高度得以固定。另外，为了避免在调节高度的过程中产生调节杆过重而费力的现象，设计中分别在调节杆的侧壁和固定杆的侧壁安装有导轨和轨道，降低两杆之间的摩擦力而延长该装置的使用寿命。最后，考虑到调节杆与固定杆之间在风力较大的情况下产生的不稳定性问题，在调节杆与固定杆有侧隙的一端设计了滑块与限位块的组合结构，限位块的宽度略大于侧隙，这样便很好地保证了底架的稳定性。同时为了在调节的时候限制限位块的滑移，在调节杆的侧壁一定高度上安装了两个小拨块和连接柱，可以使限位块固定在该高度上，如图5。

图4 架体结构

图5 限位块与拨块

3 设计总结

该设计与前人设计相比在架体杆的结构、功能、捕虫装置的诱虫方式等方面进行了一定的改进和创新。首先突出了整体机械结构的方案设计及其需要解决的主要问题，装置在设计上有一定程度的创新。但是还有部分问题需要进一步改进解决，如太阳能风能发电如何更有效地互补，鱼蟹诱虫如何达到更好的效果等。希望后续研究工作中能够更加完善，将其更加智能化，使其设计节能有效，方便使用。