1、毕业设计文献综述 船舶与海洋 工程 渔船水上运动特性研究 1.海洋渔业开发的现状 ： 纵观当前世界渔业 , 主要呈现以下发展趋势 : 海洋渔业进入全面科学管理时代 ; 渔业生物资源的保护得到加强 ; 渔业水域资源的开发利用得到发展 ; 渔业水域生态环境的保护引起了高度重视 ; 发展了高效集约式养殖技术 、海洋渔业进入全面科学发展时代，改革开放以来 ,我国渔业发展取得了举世瞩目的成就。对渔业经济发展的研究也不断深入 ,在渔业资源可持续利用、渔业产业结构、水产品贸易、行业协会、渔业制度、渔业现代化、渔业发展战略、循环经济研究、渔业管 理等方面取得了大量的成果 ,形成了较完善的研究体系 ,今后应进一
2、步夯实理论基础 ,使研究更加系统化、细致化、国际化 ,以推动渔业经济研究的不断发展 5。 我国水域辽阔 ,江河湖泊纵横交错 ,水库池塘星罗棋布 ,多种多样的地理、气候等自然条件孕育了多样性 (Multifamily)的水生生物资源 ,是世界上最大的淡水渔业国。目前我国的淡水鱼产量占全世界的一半以上 ,是淡水养殖业最发达的国家。我国海洋渔业扑捞量 99 年为 1 497.62 万吨 ,但沿海渔业扑捞量只有 109.7 万吨(98 年为 137.3 万吨 ),传统鱼类已经大为减少 ,如昔日 的大黄鱼 70 年代占沿海扑捞量 10%,目前 ,连 1%都不到 ,反之 ,低质鱼如提鱼占海洋扑捞量的 12
3、%(99 年为132 万吨 ),底拖资源已面临十分匮乏的局面 ,加上目前中日、中韩、中越渔业协定的签订 ,对我国海洋渔业形成严重的冲击 ,使每年近海的扑捞量下降一半多 ,全国有 6 000 多渔船从过去传统渔场撤出 ,应该看到 ,沿海乃至近海渔船已经饱和 ,至于远洋渔业 ,由于联合国海洋法公约的实施 ,大洋渔业已成为当今国际远洋渔业发展的潮流 ,因此 ,我国应以大洋渔业为主来发展远洋渔业 ,而以过洋性渔业为辅 5。 2.渔船发展现状： 渔船是用以捕 捞和采收水生动植物的船舶。也包括现代捕捞生产的一些辅助船只，如进行水产品加工、运输、养殖、资源调查、渔业指导和训练以及执行渔政任务等的船舶 。 渔
4、船和其它船舶一徉，必须具有良好的稳性、耐波性、操纵性，而且还必须具有满足渔捞生产的独特性能。务种捕捞作业对渔船的船型、甲板布置、渔捞机械等都有不同的要求。进行渔船方案设计时，为确定渔船的诸要素，需对现有渔船进行调杳研究，并根据理论和经验确定渔船的各种结构对性能的影响。渔船性能优劣的最主要的条件是其船型、设备和总布置，即能否满足船舶设计性能的要求。在渔船方案设计阶段，如 果能够在数值上算出船型各数据值，则不仅便于 “渔船的方案设计，而且对提高渔船性能也是有利的。渔船常年在海上作业，必须保证驾驶者和船员的安全，即渔船的使用性、安全性为第一原则 :必须保证在恶劣的天气环境下有足够的稳性和浮性，能够避
5、免沉船等恶性事故的发生。所以渔船在交付使用前，必须通过实船测试，以了解渔船的各种性能是否达到规范的要求。世界渔业养殖业的产量由 2 860 万吨上升到 5360 万吨 ,从预测情况来看 ,由海洋直接扑捞鱼获量增加不多 ,即扑捞产量上升空间不是太大 ,故今后在渔船的数量上 ,每年很难再有大的增长 11。 2.1渔船特点 多数捕捞船只的船型较小，但为适应在风浪中连续航行 、作业 ，要求有较好的稳定性 、 耐波性和适航性，结构需特别牢固。 作业期间载重量变化较大。 船用设备要求结构性能可靠、坚固耐用、维修方便。 主机功率较大，相对速度较高。 除配置一般船用设备外，还需配备捕捞设备、保鲜和加工设备、助
6、渔和导航设备等，渔舱要求隔热设施性能好 7。 2.2 世界渔船发展现状 当前 ,影响世界渔船发展的因素有三 ,一是海里专属经济区的划分 ,使一些海洋渔业发达的国家不得不向距基地港较远的渔场去作业 ,这就是促使 这些国家发展大型或者超大型的远洋渔船 :二是由于传统底拖渔场负荷过重 ,不得不开辟新渔场 ,这也促使大型或超大型的远洋渔船得到发展 :另外 ,由于底拖渔场负荷过重 ,开发中上层资源的渔船也就会得到发展 :三是由于一些海洋渔业发达国家在渔捞总成本中 ,船员工资占的比例太大 ,根据价值工程理论 ,提高自动化程度来减少船员数量的要求 ,必然越来越高。由于上述三因素的影响 ,必然导致大型或超大型
7、远洋渔船得到发展，大力发展围网渔船与钓渔船 9。 2.3 大型远洋渔船发展 近年来 ,世界各海洋渔业发达国家仍不遗余力地来发展渔船从事海洋捕捞 ,在渔 船的发展上有下列特点。 1 大型化一些海洋渔业发达的国家目前特别注重发展大型渔船和超大型渔船 ,如荷兰 1999 年建造总长 140 8 m(垂线间长 131 35 m),宽 18 68 m,型深 12 845 m,吃水 8 m 超大型艉滑道拖网渔船 ;总长 142 3 m(垂线间长 129 5 m)超大型艉滑道拖网渔船 ,鱼舱容积达 11 320 m。我国在发展远洋渔业上 ,要以大洋渔业为主来发展远洋渔业 ,现在就必须进行准备工作 ,派船去试
8、扑 .目前来看 ,有的国家已经走在前面 ,如韩国在南太平洋东部进行深水拖网扑捞 ,有4次一天产量超过 80吨 .因 此 ,从我国实际情况出发 ,渔船的发展可从下列情况考虑 : (1)大力发展金枪鱼延绳钓船、金枪鱼围网船以及鱿鱼钓船 ,在发展这些船型的同时 ,对于鱼群的侦察手段尚应加强研制 ,并且对这些船型进行经济论证 ,以增加经济效益 ,切不可单纯的凭经验来制定设计任务书 . (2)派船去深水区域考察和试扑 ,以考虑发展大洋性渔业来发展远洋渔业 ,从而发展相应的渔船船型来适应这种需要 . (3)去东南太平洋 (即 87 区 ),也就是智利与秘鲁的西部渔场作业 .那里盛产智利竹夹鱼 .竹夹鱼不仅
9、在 200海里专属经济区里有 ,而且在公海里也有 ,1996年我国在农 业部出版的中国进一步发展远洋渔业对策研究一文指出 :该海区 200 海里以外的资源特别是智利竹夹鱼资源量为 1 500 2 000 万吨 ,年可扑量为 500 1 000 万吨 .在前苏联解体后 ,前苏联的渔船队也随之撤出该海区 ,因此 ,当前实在是天赐良机 ,我国宜早进入该海区 ,填补空白 ,扑捞前苏联渔船队留下的竹夹鱼扑捞量 ,另外 ,这里竹夹鱼资源的开发 ,还属中等水平 ,前景是不错的 .前苏联用于该海区的渔船 ,基本上是大型拖网渔船 ,由于资源好 ,日扑捞量达数十吨甚至更高 ,但渔法系中层拖网 ,拖速较高达 4?8
10、 km,在加工设备上 ,尚需酝酌 ,要进 行论证 ,如果全部制成鱼片 ,运回国内 ,似乎体积太大 ,当然冻原条鱼就更不合适 ,如能制成鱼糜 ,销往国际市场 ,似乎要经济一些 ,总的说来 ,鱼糜加工设备的配置数量要进行论证后再确定 . (4)南极冷鳞虾资源颇为可观 ,因为鲸鱼少 ,故鳞虾资源变得丰富起来 ,目前 ,已有波兰、日本、韩国、乌克兰等国家在那里扑捞 .但是船不多 ,这些国家中 ,多的为425条 ,少的 112条 ,这个机遇不可放过 .我国可组织渔船队前往试扑或扑捞 ,以增加我国的海洋扑捞量 5. 2.4 渔船发展的适应性调整 渔船数量减少的趋势很明显 ,如欧盟渔业官员在欧洲各国已经采取
11、 一些保护资源的措施后仍然认为渔船太多 ,这样就会产生过度扑捞 .泰国最大的渔船队经营者要求政府将国内扑鱼船的数量削减一半 .日本远洋底拽网渔业协会于 2001年 7 月 18 日宣布解散 ,原因是这个曾经拥有 771 艘渔船协会在 99 年只剩下 44艘 ,进入 2000 年后仅剩下 14 艘 .再如日本在北方的大洋性拖网渔船 93 年有 16艘 ,到 99 年后剩下 6 艘 .在新西兰、北美东岸、阿根廷等渔场作业 93 年有 33 艘 ,现在只有 14 艘 10.韩国 90-96 年减少了 307 艘 ,97-99 年又减少了 1149 艘 .我国到 2010 年将减少 3 万艘 ,即由
12、222 000 艘减到 192 000 艘 ,渔船数量之所以减少 ,主要是因为渔船适应渔业资源的数量受到限制的缘故 5. 2.5 渔船种类、尺度等变化 由于底层鱼类资源情况不佳 ,使得那些作业于中上层水域的渔船包括延绳钓船、金枪鱼围网船以及普通围网船迅速增加 ,俄罗斯一次就订购 30 艘总长为52.5 m 的延绳钓船 ,西班牙为利比亚建造了 4 艘总长为 60 m 的双甲板延绳钓船 ,就连非洲的纳米比亚在 2005年都拥有大型中层拖网船 ,总长为 104 m,据说这是 5艘大型中层拖网船中的 1 艘 ,西班牙在 1999 年就拥有总长为 116 m 的金枪鱼围网渔船 ,欧洲一 些国家为了迅速发
13、展中上层水域的渔船 ,纷纷在第三世界国家建造用于中上层水域的渔船 ,如冰岛连续在智利建造大型围拖网船 ,总长分别为70.2m 和 68.3m,挪威也建造了大型围拖网船 ,总长为 68.3 m,秘鲁曾为法国建造总长为 55.49 m 延绳钓船 9.我国海洋捕捞渔业的渔船数量多，其中群众渔业的渔船占了主导地位，但是群众渔业船舶的设计、制造还比较落后，船机桨网匹配不尽合理（据不完全统计，不匹配率达 40%以上），这不仅影响了渔船的作业效率，大大制约了渔业生产的发展，而且增加了渔船的能耗，还可能会给渔业生产带来 安全隐患 .当前，燃油价格不断上涨，使渔捞成本大为增加，影响了渔业生产 .然而，国内在渔船
14、节能和渔船船机桨网匹配方面的研究寥寥，对实践的指导意义也不大 .夏泰淳通过对福建、浙江、上海及江苏等三省一市群众渔船的调查后认为，渔船的节能工作大有潜力可挖，其中见效最快的是改造船用螺旋桨，并在此基础上调整网具，做到船机桨网的合理匹配，以提高作业效率 .为适应当前群众渔业生产体制和各地不一的船型、机型以及不同的捕捞作业性能要的特点，开发一个通用、适应性较强的渔船螺旋桨设计软件系统是十分必要的 .由于目前国内外尚无先例 ，它的成功开发一定会使群众渔业的渔船在螺旋桨设计方法上产生一个突破，而且可促进渔船的机型选择和推进装置的技术改造 10. 2.6 小型远洋渔船的设计 小型远洋渔船的稳性安全，是渔
15、船设计中首先必须考虑的一个重要问题。设计人员通常在渔船鱼舱底部设置固体或液体压载来降低渔船空船的重心高度，以达到渔船稳性安全的目的。一艘长约 50 米、两层上层建筑的小型远洋渔船，若要达到稳性安全，需在鱼舱底部必须压载比重为 1.90t/m的混凝土重达 45 吨以上，若压载淡水则重量需要更多，这不仅浪费了渔船的舱容，而且压载效果也不一定最 佳。、通过在小型远洋渔船上设置箱形外龙骨，并在其内设置生铁块作为压载，这样既可有效地降低渔船的空船重心高度，保证渔船稳性的安全，又可减少渔船在大风浪中的横摇摆幅，改善渔民的生产作业条件，还能省出本该由压载物占用的舱容，以装载更多的燃油或淡水，有效的提高渔船的
16、经济性能 1. 3.外龙骨的设计 外龙骨的形式从横剖面上分，主要的可分为 6 种。 1）钢质扁铁形：外龙骨由长条钢板制成，其横剖面形状为扁铁形； 2）铸造式扁铁形：外龙骨由铸造件材料制成，横剖面形状为扁铁形； 3）铸造式矩形或方形：外龙骨由铸造件材料制成，横剖面 形状成矩形或方形； 4）焊接式矩形或方形，外龙骨 1的横剖面边框由铁板焊成（又称箱形 2） ，其内设置生铁块； 5）焊接式矩形或方形，外龙骨的横剖面边框由铁板焊成，其内设置铁砂或混凝土； 6）焊接式矩形或方形，外龙骨的横剖面边框由铁板焊成，其内注满淡水 1。 4.波浪载荷计算方法 线性随机波浪理论：线性随机波浪理论假定波浪是有多个波系
17、叠加而相互不引起干扰；即在一般情况下，波浪视为无限多个频率不等、方向不同、振幅变化而相互杂乱的微幅简谐波叠加而成的不规则波系 2. 频域三维汇源理论：船舶在规则波中运动的流体动 力问题的关键是求解流场中的速度势，包括入射波的贡献、物体存在和运动对流场扰动的贡献以及相互之间的耦合作用。 1）多普勒效应 2）流场速度势分解 3）船舶运动方程 1 5.计算模型 应用三维势流理论和面源法，以挪威船级社（ DNV）的 SESAM前处理程序 PATRAN-PRE建立湿表面模型；使用 Genie程序建立不同工况下的质量模型，坐标系为笛卡尔坐标系，原点坐标（ 37300,0,0）， x正方向指向船艏， y正方
18、向指向左舷， z正方向向上 1。 6.工况的设定 初步设定工况有以下几种：满载出港，满载到港，空箱出港， 空箱到港，压载出港，压载到港，满载出港（货舱进水），满载到港（货舱进水 ） 7.预报值与规范值比较 应用直接计算法得出波浪长期预报值，与规范进行比较分析。选取 10种规范计算方法进行比较分析。根据规范计算方法所得中拱波浪诱导垂向弯矩与 SESAM计算值相比较。 10种规范计算方法计算所得波浪诱导垂向剪力与 SESAM计算结果比较，得出 GL在中拱、中垂状态下与 SESAM的差别；则可知各规范在计算值存在的显著差异，并分析规范计算值是否偏于保守 2。 8.参考文献 ： 1郭观明 李刚强 小型
19、远洋渔船外龙骨 的研究 浙江海洋学院学报 (自然科学版 ) 2010 年 3 月 2李刚强 谢永和 肥大型集装箱船波浪诱导载荷研究 浙江海洋学院学报 (自然科学版 ) 2009 年 6 月 3汪雪良 顾学康 船舶波浪载荷预报方法和模型试验研究综述 舰船科学技术 2008 年12 月 4黄永生 李刚强 全航速三维线性波浪载荷时域内数值计算研究 船舶工程 2009年 5月 5顾永宁 滕晓青 戴立广 大开口型船舶波浪诱导载荷研究 船舶工程 1998 年第 4 期 6顾 敏童主编 船舶设计原理 上海交通大学出版社 2001 7白建伟 李润培 顾永宁 胡志强 集装箱船整船有限元结构分析 船舶工程 2000 年第 5期 8张海彬 FPSO 储油轮与半潜式平台波浪载荷三维计算方法研究 哈尔滨工程大学博士学位论文 2004. 9赵素丽 远洋渔业应立足于渔轮国造 水产科学 2000 年 7 月 10王淼 海洋渔业资源开发利益相关者的行为博弈 中国渔业经济 2007 年第 3 期 11谢永和 水深对超大型 FPSO 波浪载荷响应影响试验研究 海洋工程 2005 年 8 月
