6000kW竹筴鱼中层拖网渔具的优化设计

摘要

东南太平洋智利竹筴鱼主要的捕捞方式为中层拖网。当前，竹筴鱼资源衰退，渔汛期短，渔场难以寻觅。在这种情况下，正需要利用竹筴鱼的洄游规律和网具作业特点，扩大网具扫海面积，减小阻力，进行瞄准捕捞和跟踪捕捞，以提高捕捞效率。但我国当前生产所使用的网具主要依赖进口、受制于国外，以及老旧网具捕捞效率不高等问题，与此同时，国际上拖网的改革已经朝着友好型、节约型方向发展。因此，对我国竹筴鱼拖网进行优化设计势在必行。本文通过对我国目前所主要使用的智利竹筴鱼拖网进行模型试验，分析各网网具性能确定母型网并提出了拖网的优化设计方案，同时，对设计网进行模型试验，讨论设计网与母型网性能方面的差异。以期对我国大型竹筴鱼中层拖网的自主设计起到一定的参考和推进作用。
　　（1）分析并总结了我国所使用的10种竹筴鱼中层拖网渔具和各渔船参数。渔船额定功率范围在5152～5920kW，船长91.1~104.41m，宽16～20m，均为国外引进二手渔船。10种拖网渔具长周比范围在0.127~0.304，身周比范围在0.119~0.260，袖长比范围在0.184～0.378。
　　（2）以上海开创远洋渔业有限公司生产使用的四片式竹筴鱼中层拖网1040m×253.02m（149.4m）、1248m×285.00m（160.2m）、1440m×361.00m（228.6m）、1440m×352.30m（242.4m）和1632m×444.00m（277.4m）为实物网，通过网具水槽模型试验，分别测试了网具的阻力和网口高度，并分析了各网的水动力性能。结果表明：
　　（a）网口高度公式为 H=0.0912CV-0.366。
　　（b）网具阻力公式为Ra=SV2/(25.12+2.26V)和Rb=0.0218(d/a)LCV1.708。
　　（c）1632型网具的垂直扩张性能和能耗系数都优于其余四种类型网具。在功率消耗方面，1440-1型、1440-2型和1632型在不同拖速情况下，所消耗的功率相接近，但高于1040型和1248型网具。
　　（3）确定以1632型拖网为母型网，并对其网具主尺度进行分析。1632型拖网网口拉直总长为1632.00m，网具拉直总长为444.00m，长周比为0.272，身周比为0.171，袖长比为0.273，线面积系数为0.00172，总线面积为571.60m2，总虚构面积为332843.60m2。根据实际生产经验以及现竹筴鱼资源状况，建议在不影响网具导鱼性和稳定性的基础上，增加母型网网口周长，从而增加网具扫海面积，并对网具的拉直长度的增加严格控制，长度的增加会影响生产作业时起、放网时间，同时有效降低网具阻力。
　　（4）设计网确定为1768型拖网，其网口拉直总长为1768.00m，网具拉直总长为473.88m，长周比为0.268，身周比为0.143，袖长比为276，线面积系数为0.00171，总线面积为529.67m2，总虚构面积为309491.90m2。通过计算可以得到，设计网比母型网网口周长增加8.33％，网具拉直长度增加6.53%，线面积减小7.34%，线面积系数变化不大仅减小0.58%，总虚构面积减小7.02%，网囊网目最适尺寸为120mm。同时，设计网浮力装置仍沿用1632型拖网的升力帆布，沉降力也沿用1632型下纲中部沉降力最大，逐渐向两袖断递减，而至袖端再加装一定的集中载荷的分配方式，沉降力为29073.105N。通过5顶网模型试验推导的阻力公式Ra=SV2/(25.23+2.24V)计算可得，在拖速为4.0kn和6.0kn时，阻力分别减小7.33%和7.34%。通过阻力公式Rb=0.0218(d/a)LCV1.708计算可得，在拖速为4.0kn和6.0kn时，阻力分别增加14.96%和14.95%。通过模型试验推导的网口高度公式H=0.0912CV-0.366计算可得，在拖速为4.0kn和6.0kn时，设计网较母型网网口高度增加8.34%和8.33%。虽然从理论上设计网比母型网作业性能上有较大优势，但还需进行模型试验以验证和完善1768型网具的各项参数。
　　（5）由1768型拖网模型试验表明，在不同水平扩张比（L/S）为0.40、0.45和0.50时，设计网1768型网具网口高度随着水平扩张比的增加而减小，且网口高度略高于母型网1632型网具，1768型网具阻力也稍有增加。通过比较发现，1768型拖网能耗系数，水动力性能均优于1632型网具，这说明设计网经济性能和渔获性能较好。但1768型网具垂直扩张系数和功率消耗方面略逊于1632型网具。理论计算得到1768型和1632型拖网扫海面积分别为10469.12和9304.87m，设计网比母型网海面积增加12.51%。
　　（6）采用现有网具阻力推算的基本形式R=SV2/(A+BV)和R=k(d/a)LCVn通过模型试验所得到得我国现有竹筴鱼中层拖网阻力估算公式 Ra=SV2/(25.23+2.24V)（式17）和Rb=0.0218(d/a)LCV1.708（式33），使用成对双样本均值分析t检验法对两种公式的计算结果进行差异性分析，并用1632m×444.00m（277.4m）海上实测阻力进行验证比较。
　　结果表明：
　　(1)在最小拖速4.0kn和最大拖速6.0kn时，两种公式计算的各网阻力最小值和最大值差异均不显著（P﹥0.05）。
　　(2)海上实测拖速在4.5~6.0kn时，式Ra=SV2/(25.23+2.24V)（式17）的计算值较接近1632型拖网海上实测值，但还需要进一步开展必要的海上实船补充测试，并提高数据的准确性，以验证结果的精度。通过实测数据推导的阻力公式R=SV2/(25.965V-53.437)（式40）计算可得，在拖速为4.0kn和6.0kn时，1632型网具阻力为181.377kN和201.045kN，1768型网具阻力为168.070kN和186.298kN，1768型比1632型阻力减小7.90%和7.34%。

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第一章 引 言

1.1智利竹筴鱼渔业开发与利用现状

1.2中层拖网渔具作业性能的研究现状

1.3研究的目的和意义

1.4本章小结

第二章 中层拖网主要设计条件

2.1竹筴鱼生物学特性

2.2渔船条件

2.3渔场环境

2.4渔业法规

2.5本章小结

第三章 我国中层拖网网具结构及性能分析

3.1我国目前中层拖网渔船概况

3.2我国中层拖网渔具概况

3.3我国竹筴鱼中层拖网的结构分析

3.4本章小结

第四章 智利竹筴鱼中层拖网模型试验

4.1材料与方法

4.2结果与分析

4.3本章小结

第五章 母型网的选择与分析

5.1母型网的选择

5.2母型网分析

5.3本章小结

第六章 设计网的分析与计算

6.1初步估算设计网网衣主尺度

6.2网囊网目尺寸的选择

6.3设计网主尺度的确定

6.4配纲及装纲的确定

6.5浮沉力的配备

6.6本章小结

第七章 设计网模型试验

7.1材料与方法

7.2结果分析

7.3本章小结

第八章 讨论与分析

8.1渔船与网具的匹配

8.2网板和曳纲

8.3升力帆布的形状

8.4中层拖网网具阻力公式的适用性

8.5不足之处

参考文献

附录

致谢