1、毕业设计文献综述 船舶与海洋工程 7m 宽拖网渔船性能计算 一、 前言 渔船是渔业产业最重要的装备之一，是捕捞业最基本的生产资料，渔业的发展离不开渔船的推动作用。毋庸置疑，全球渔业发展之迅速是与海洋渔船的发展密切相关的。在此过程中，拖网渔船功不可没。 拖网渔船是指采用拖曳网具进行捕捞的渔船，是世界捕捞渔船中的一种主要船型，适用于海洋捕捞作业，其渔获量约占世界海洋总渔获量的 40%，作业范围以大陆架水域为主，世界各大洋均有分布。由于拖网渔船可常年作业，对于开发海洋渔场、充分利用海洋资源有着极大的帮助，一些国家和地区 50%以上的海洋捕捞量为拖网渔船所获得，拖网渔船的应用与发展为世界海洋捕捞业做出
2、了巨大的贡献 。 中华人民共和国成立后，在拖网渔船数量、渔船设备、网具材料和作业方式上均得以迅速发展。 1958年机轮拖网的网具从四片式的手缲网改为两片式的尾拖网型，明显地提高了捕捞带鱼的渔获量。与此同时还进行了单船中层拖网捕鱼试验。 20世纪 60年代开始发展机帆船拖网作业，风帆船拖网逐步被机帆船拖网取代。与此同时，合成纤维网材料迅速普及于拖网渔业中，使网具强度增加，阻力减小，寿命延长，从而明显地提高了生产效率。目前拖网捕鱼遍及我国备 海区，渤、黄、东海几乎全部采用双船拖网，而南海大功率渔船则以单船拖网为主。拖网渔获量在海洋渔获量占主要地位。拖网渔业在我国也占有相当主要的地位，几乎所有的国营
3、渔业都以拖网作业为主，而且大部分国营公司只进行单一的拖网作业。我国的拖网渔业发展较快，拖网渔船从小到大，设备不断增加，日趋完善。拖网作业渔场也从近海、浅海逐渐向远海、深水发展。拖网网具也在不断进行改革。 二、 拖网渔船性能研究现状 以下是国内外学者在相关领域中的一些研究成果。 在挪威渔船船东协会 2009年度董事会上 ,将第一个环境奖颁发给了罗尔斯 2罗伊斯海 洋部研发的“未来的拖网渔船”。对传统拖网渔船模型和未来的拖网渔1 船模型进行对比测试结果显示 ,修改后的船体以及将螺旋桨从单桨改成双桨后节油显著。船型的改变可减少波浪中的附加阻力 ,当发动机功率不变 ,则双桨可增加拖力。模型测试和计算结
4、果还显示 ,在恶劣天气下要求的拖网操作中 ,将曳纲滑轮的横向移动变成卸载式转向器也可以实现节油。通过使用一个热量回收系统 ,对废气以及发动机冷却水中的热量进行利用 (用于发电 ) ,具有节油效果。如果所有的节油举措都加以实施 ,平均节油可达 25% ,发动机功率可降低 32%。柴油机电力推进与 ORC相 结合节油效果更有效。有了柴油机电力推进 ,发动机的安装位置更灵活 ,渔船的总体布置可更有效率。 在探讨、研究稳性时，建议加大以下几个方面的力度： 一是在完整稳性方面，应发展无约束的自航模试验，在考虑非线性的基础上，把动态运动充分考虑在内，全面分析影响船舶倾覆的主要因素，以数值模拟计算为重点。由
5、于偏重于理论研究，难以有较大突破。 二是在随浪稳性的衡准方面，应加大与国外研究机构的合作力度，在数值模拟、横摇运动的描述上借鉴国外的最新理论。这将是稳性衡准最具潜力的发展方向之一。 三是破舱稳性方面，现有破舱稳性计算的数学 模型虽然发展较快，但不同地域、不同单位的系统各自为政，存在着不统一的现象，而且都是近几年发展起来的，所以尚有较多不完善的地方。同时，数学模型缺乏实船资料来验证，仅适用于个别典型船舶。因此在破舱稳性方面，在不断完善数学模型、以实船航行资料 来支撑、不断积累经验的同时，还应把重心放在发展新的数学模型上。另外，由于无需投入大量的资金、实验设施等，因此在现阶段可作为国内研究稳性衡准
6、的发展重点。 四是利用 CFD 方法，联合水动力性能与船舶运动方程式，来探讨、预报波浪、船舶之间的动力问题，这应成为波浪上破舱稳性的发展重 点。第 24 届 ITTC 会议指出，稳性最危险的状态并不是发生在与船长等长的波浪中 11； John Womack12对渔船的研究表明，复原力臂曲线较常规的要小 15%，并建议引入 CFD 法，以实船数据来修正稳性衡准。 五是建立逆浪中船舶稳性衡准的标准将成为近期发展的重点之一。 ITTC 肯定了 CFD 方法的同时，也指出水动力性能在相当一段时间内仍作为主流来描述船2 舶运动，并把逆浪中船舶动态参数的模拟作为下一届 ITTC 会议的研究重点，以期建立相
7、应的标准 对拖网渔船的要求： (一 )对拖力的要求：当给定渔船拖力后 ，拖网设计者有责任据此合理地确定网具、网板和纲索的尺度和重量，使它们的总阻力与船舶拖力相匹配，保证船舶动力系统处于良好的工况下运转；另一方面要求建造的渔船具有良好的性能，尤其要求渔船有较大的拖力。目前我国渔船消耗于拖力的功率约占标定功率的 18一 25，其余均消耗于传动系统、螺旋桨和船体等。因此提高和改善机械工艺、螺旋桨推进效率和船体线型，对增加拖力有实际意义。为提高螺旋桨效率，许多拖网渔船采用导管桨，改用导管桨后的试验可增加拖力 15 -20。 (二 )对渔船主机的要求：对渔船主机要求油耗低、能燃用 低质重油、结构简单、可
8、靠耐用和维修方便。除此之外尚有对拖网渔船主机的特殊要求，它们是：为了减少辅机，简化机舱动力设备和降低油耗，在主机自由端需能输出大于75标定扭矩的能力，以传动绞纲机和发电机等设备；拖网渔船主机的工况变化频繁，低速高负荷、高速低负荷和低速低负荷下倒车兼而有之，因此要求主机具有能适应工况多变的特点；渔船主机必须装有离合器，在主机怠速运转时，可脱开推进轴使螺旋桨停转，以免螺旋桨缠绕网衣和绳索。 (三 )对起网机械的要求：拖网渔船主要的起网机械为绞纲机，其次为部分渔船安装的卷网机， 还有船尾辅助绞纲机等。对绞纲机的主要要求指标有拉力、速度和容绳量。双船拖网渔船的绞纲机应能绞收和起吊特大渔获量、大量泥沙积
9、存于网囊或钩挂障碍物时的网具；单拖渔船绞纲机绞纲时的最大负荷通常出现于网板即将露出水面时，此时船舶尚维持一定的拖速，网板的水阻力和重量以及网具的阻力完全由绞纲机承担。单拖网也存在大渔获量和网内积大量泥沙的情况，但由其网具规格较小，鱼类和泥沙的积存量比双船拖网少。我国 441 735kW 拖网渔船绞纲机拉力为 78kN，能满足绞纲和吊网的要求。 (四 )对船舶抗风浪性的要求：对大中型拖网渔船而言， 除了遇灾害性天气必须避风外，需日夜在海上作业，即使遇恶劣天气投网困难时，也只能慢车顶风航行。因此要求拖网渔船具有较好的抗风浪性能。在拖网渔船的造船规范中已有相应的规定，必须严格遵守。 3 (六 )对自
10、持力的要求：渔船的自持力也称为续航力，即在不补给的情况下能作业的天数。我国要求 441 735kW 渔船的自持力 25 30 天，该自持天数对在中国沿海或远海捕鱼的渔船绰绰有余，但对过洋性渔船尚感不足。如我国自航赴西非捕鱼的 441-735kW 渔船，约需航行 40 天，因此感到自持力欠缺。对中型拖网渔船而言，限制自持力的主要因素 乃是燃油量和淡水量。如 GY8154 型 291 总吨拖网渔船的计吨容积为 823m3，排水量 439t。油和淡力、总重量 90t，约 100m。，分别占船舶排水量的 20y；和计吨容积的 12。该数字对空间窄小的渔船上已足够大，不可能大量地增加储油量和储水量。目前
11、在大多数过洋性拖网渔船上安装了海水淡化装置，因此可明显减小淡水仓容积，增加燃油储量，是增加自持力切实可行的办法。 拖网渔船总布置特征： 对拖网渔船而言 ,根据尺度的不同通常可分为： （ 1）大型拖网渔船，指柱间长在 60 米以上的渔船 （ 2）中型拖网渔船，指柱间长在 40 60 米之间的渔船 （ 3）小型拖网渔船，指柱间长在 40 米以下的渔船 渔船总布置的基本原则是在保证具有良好的航海性能前提下，主要根据海上渔业生产的需要，经济地利用甲板面积与舱容，并应注意在确保安全的基础上提高船员居住的舒适性。 为了实现上述原则，在渔船总布置设计上，除具有一般普通船的布置要求外 ,尚应根据渔船营运特点，
12、遵循下列原则，即： 尽可能地减少在营运过程中纵倾的变化，这就需要合理地布置舱室，以便在装载情况下不致于产生过大的纵倾，对娓滑道船型而言如娓倾过大，则娓滑道浸入水中，这将对阻力性能不利；对一般小型渔 船而言，过大的首倾不仅使阻力增加，螺旋桨易于出水，而且将会带来严重的舷部甲板上浪。为了在营运过程中，纵倾不致发生过大的变化，力求把鱼舱布置在肿部，因为在鱼获装载量变化的情况下，所引起的重心纵向位置变化将是不大的，对特大型渔船，亦可将鱼舱对称地分布于肿部前后，这样也可满足上述要求。 水线上的受风面积不应过大，一般渔船的水线上侧投影面积与水线下面积之比约在 1.2 1.8 之间，其中大、中型拖网渔船约在
13、 1.3 1.6 之间，小型拖网渔4 船约在 1.5 1.8 之间，由于渔船经常在风浪中作业，受风而积过大，会带来大幅度的横摇 ，在稳性上也会带来不利的后果。同时还应注意，水线上受风面积的中心与水线下面积中心之间的距离不可过大，否则航向难以稳定，带来操纵上的困难，所以在设计中必须控制上层建筑和甲板机械的高度，避免水线上受风而积过大所带来的不利影响。 作业甲板上布置应考虑捕捞操作的工艺流程，对于“多用途” 渔船，如拖网渔船兼作围、流、钓等作业，更要全面考虑，力求合理与简洁。 驾驶室的位置不仅应考虑航行要求，尚应考虑能易于清晰观察渔捞操作的情景，以便控制航速与船位，配合生产作业能安全地进行。盲区对
14、拖网渔船而言，不宜大于一倍的船长。 露天 甲板上应有良好的排浪措施，这意味着不仅能在平时上浪后能迅速排浪，而且要防止在冬季由于结冰的原因使润泳口因结冰无法排浪。 在严寒海域生产作业的渔船，特别在首部，应尽可能减少在甲板上的杆架与 索具，以免结冰后重心迅速上升，使稳性变坏。 对于有冷藏设备的渔船，应考虑冷藏鱼舱与冷冻机舱、冻结室尽可能靠近，以缩短管系。 船长 L：影响船长因素很多，一般而言，渔船长度的可以从下列几方面考虑（ 1）对于渔船布置需要，要考虑这些渔船大都是进行拖网，锚流网作业的特点，应提供足够操作面积，同时也应考虑到船员的居住条件。 （ 2）对航 行性能，如适航性能，适渔性能，回转性等
15、影响对于小型渔船来说这些性能也是颇为重要。 （ 3）对阻力的影响，尽可能使船长选择对阻力最有利的最佳长度。 （ 4）对船体自重和造价影响：通常在设计初始阶段从阻力角度来考虑，再据适航性，总布置、重量造价等各方面加以均衡。但最终确定适宜船长，长度变化对快速性的影响极为显著，但由于小型渔船在较高佛氏数航行，兴波阻力在船舶总阻力中占有相当在的比重，而摩擦阻力相对较为次要的地位，在其它要素基本不变情况下，适当增加设计水线长度可以降低兴波阻力，显然温表面增加，导致摩擦阻力也有一定增加 ，但一般说来，船舶总阻力下降的。 船宽 B：渔船船宽一般都比较大，较大的船宽不仅能提供宽敞工作面，对舱室布5 置也有利。
16、从渔船的实际情况来看，更主要是大倾角稳性，所以采用增加船宽办法来提高渔船稳性。由于渔船渔捞设备，甲板机械和甲板室重量比例较大，安装位置较高，因此渔船稳性不够往往重心过高造成。为了满足稳性要求，一般采用固定固体压载来降低重心，取得较合适的船宽。这是保证稳性和改善适航性的好办法。吃水 T：吃水 T 的确定，在船宽基本确定之后，一般可用适宜的 B/T 值来估算。同时应照顾到螺旋桨的工作条件，尽量使其尾部吃水大一 些。也就是说在渔船设计时应考虑到艉倾，这样即使有利于拖网时航向稳定性，又因足够的艉吃水而取得较大拖力。 干舷 F：干舷对大倾角稳性有很大影响，较高干舷提供了较大储备浮力，能够保持一定最大回复
17、力臂和甲板入水角及稳性消失角。改善了大倾角稳性，一般渔船艏波较高干舷的最低点往往置于舯后。 初稳心高度：由于小型渔船作业决定它经常会回到较大风浪中航行和作业。工作环境和条件较为差。足够的稳性和适度横摇应需着重考虑。渔船横摇周期若等于船宽，可以获得满意的摇摆性能。通过几年检验船舶总结来看，渔船初稳心高适宜范围在 0.5-0.8m 之间比较适宜。考虑到小型机动渔船的实际情况，在布置上将船舶设备布置于船的靠近舷侧处，这样可增加环动半径，以获得较佳的摇摆性能。关于 GM 我国规范规定渔船下限不得小于 0.3m，一般情况渔船设计 GM 值应在 0.5m 以上。一条船的稳性是否足够，应按我国海舷稳性规范里
18、的要求进行核算。 三、总结 进一步在船型、稳性、快速性和总布置方面研究，使拖网渔船性能最优化，作业高效化。改善船型，提高船舶的性能，兼顾经济性，使船更适应现代渔业发展的需求。 大力推广玻璃钢渔船，为节约木材开辟了新途径。由于玻璃钢比重小，从而减少了燃 油量和带冰量，大大节约了能源 因此大力推广玻璃钢渔船具有重大的现实和深远意义尤其是节约能源方面，钢质、木质拖网渔船是无法比拟的，若在全国沿海省市按船总量的 3O 60推广应用玻璃钢渔船，其在节约木材 燃油、淡水等方面将是一个巨大的贡献，对我国的木材资源和石油资源将是一个巨大的保护措施在今后十数年内用玻璃钢作为渔船建造材料势在必行。 6 参考文献
19、1 陈良国 . 拖网设计与使用 M. 北京：农业出版社 2 孙文志 .拖网渔船总布置特征 J.大连水产学院学报， 1990.12，（ 04） 3 海洋捕捞技术 M. 北京：农业出版社 ， 1980 4 贾复 .论拖网渔船的最优化 J.大连水产学院学报， 1997,21 5 刘捷 .我国渔船发展的现状、问题及其对策 J.现代渔业信息， 2001， 16（ 7） 6 钱自行，韩凌志，等 .近海拖网渔船机舱布置实例 J.大连水产学院学报，2009， 25（ 1） 7 崔建章 .渔具与渔法学 M. 北京：中国农业出版社 ， 1997 8 宋正杰 .捕捞技术 M. 北京：农业出版社 ， 1993.12
20、9 周忠良，韩世洲，刘树青 等 .24m90kW 玻璃钢拖网渔船经济效益和社会效益分析 J渔业现代化， 1997（ 6）： 41-44 10 ITTC News. Advisory Council Secretariat 24th International Towing Tank ConferenceJ. 2004(7): 4-5. 11Womack, J.,Johnson, B. A Systematic Study of Wave Phasing on Righting Arm Curves for Fishing Vessels J. 2005 SNAME Maritime Technology Conference, 2005(10): 23. 12 Clin ical diagnosis and treatment on the severe diseases of Chinese sturgeonP,2009
