漁船船型參數數據庫管理系統構建及應用

李 納，王 靖，梁建生，諶志新，張 怡

（中國水產科學研究院漁業機械儀器研究所，上海 200092）

漁船船型參數數據庫管理系統構建及應用

李 納，王 靖，梁建生，諶志新，張 怡

（中國水產科學研究院漁業機械儀器研究所，上海 200092）

建立拖網漁船船型參數數據庫，為拖網漁船標準化研究提供數據支撐。選擇適合拖網漁船的有效馬力估算經驗公式，對拖網漁船的主機功率進行預估和核算，建立拖網漁船船型參數數據庫管理系統，形成拖網漁船推進性能分析報告，提高拖網漁船設計和管理的科研支撐。

漁船船型參數數據庫；主機功率估算；數據庫管理系統；主機功率特性匹配

0 引言

我國是一個漁業大國，漁船數量居全球之首。但是我國漁船發展存在諸多問題，船齡老化，船型雜亂，漁船標準化建設滯后。由于缺乏科研支撐，不合理船型比例高，漁船阻力性能差，船機槳參數匹配不合理，推進效率低。因此，建立漁船船型參數數據庫管理系統，開展標準化漁船設計，完善漁船管理和控制體系，已成為我國漁船發展的首要任務[1]。

拖網漁船船型參數數據庫管理系統[2]是為拖網漁船設計和管理服務的系統平臺，它具備數據存儲、查詢和計算、輔助決策的功能。系統擁有一個數據完整、準確、檢索方便的船型參數數據庫，能夠完整、及時地提供設計及管理中需要的數據；系統還擁有一個性能評估模塊，通過前臺交互界面的操作和后臺的程序運算，向用戶提供可靠的分析報告，提高拖網漁船設計和管理的科研支撐。

1 拖網漁船船型參數數據庫設計

拖網漁船船型參數數據庫應能對拖網漁船的各項基本信息進行詳細描述，為船舶設計中各項技術、性能的評估分析提供全面的數據資料。由于船舶信息數據結構復雜數據量龐大，而船舶信息數據的存儲方式又直接影響到數據庫在船舶設計過程中的作用效果，所以拖網漁船船型參數數據庫必須做到數據完整、結構合理、性能穩定。

拖網漁船船型參數數據庫設計主要包括以下內容[3]：需求分析、數據庫結構設計（包括邏輯結構設計和物理結構設計）、安全性設計、數據庫系統維護。

船型參數的數據結構是關系結構，采用關系數據庫進行存儲時，按記錄之間的關系來體現船型參數之間的關系。拖網漁船數據庫系統的關系圖如圖1所示。

圖1 拖網漁船數據庫系統關系圖

1.1 拖網漁船船型參數數據庫需求分析

拖網漁船船型參數數據庫是在對收集的拖網漁船信息資料整理、分析的基礎上建立的。描述一艘船舶的全部特性，需要數十個甚至更多的屬性信息，信息瑣碎，數據量大，因此在數據庫設計時需要進行船舶信息數據需求分析，包括數據內容分析、數據格式分析、數據結構分析保證拖網漁船船型參數數據庫信息數據的完整、準確、檢索方便[4]。

1.2 拖網漁船船型參數數據庫設計

1）數據庫的邏輯結構設計

數據庫的邏輯結構設計是在對拖網漁船船舶設計任務需求分析基礎上完成的。根據拖網漁船船舶設計的特點，數據庫需要涵蓋以下主要內容：基本信息（船舶主要尺度及主要參數、設計要求等）、動力裝置信息（主機型號）、船體性能指標信息（航速、自持力、續航力）、航行設備信息（雷達、衛星導航儀）、甲板機械設備信息（錨、絞綱機）、船體重量分布信息（燃油量、淡水量等）、用戶信息（用戶權限）。

2）數據庫的物理結構設計

硬件環境基本配置為：

2.0Ghz/2GRAM/320GHD；

系統環境基本配置為：

WinXP32bit，OFFICE2003；

網絡環境：有多臺網絡服務器與Internet網連接，保證帶寬在2Mb以上；

數據庫訪問方式：采用用戶名+口令的SQL Server2008身份驗證方式訪問數據庫。

2 建立拖網漁船船型參數數據庫管理系統

拖網漁船船型參數數據庫管理系統不僅包括船型參數數據庫，還包括信息管理與性能評估軟件。系統涵蓋全部的可結構化存儲的數據資料條目，可根據需要進行數據的添加、刪除、修改、查詢等操作；能夠進行拖網漁船的船型性能分析，形成主流船型主尺度參數與主機功率特性匹配的標準化設計參考方案[4]。

拖網漁船船型參數數據庫管理系統是對船型參數數據庫的二次開發和利用。在一定的硬件平臺上，應用數據訪問技術ADO.NET和開發工具Visual Studio.NET完成具體的程序編寫工作。整個系統按照功能模塊主要分為信息管理模塊、性能評估模塊，其總體結構如圖2所示。

圖2 數據庫管理系統總體結構圖

2.1 信息管理模塊

信息管理模塊主要是對數據庫中的船舶信息進行管理，包括添加、刪除、修改、查詢等功能。

1）系統具有方便、準確的查詢功能。包括多字段組合的精確查詢、多字段組合的模糊查詢。允許用戶自定義查詢方式，可以同時定義多個查詢條件，包括船型特點查詢、船舶作業方式查詢、船舶建造時間查詢。

2）系統具有編輯功能，提供面向對象的交互界面，如圖3所示。特權賬戶可以通過軟件界面對數據執行“添加/刪除/修改”功能，系統自動在后臺完成數據庫中相關數據信息的修改。

圖3 數據庫管理系統信息查詢交互界面

2.2 性能評估模塊

性能評估模塊主要是提供主機匹配預報功能。依據船型參數估算主機功率，并根據估算出的主機功率對主機進行機型選擇，提高船—機—槳匹配的可靠性，并對現有船舶的主機額定功率進行校核，避免出現“大機小標”現象。本系統提供兩種方法實現主機功率的預測。一種是通過漁船有效馬力估算經驗公式——土屋孟公式估算主機功率[5]，另一種是利用回歸公式估算主機功率。

1）土屋孟公式估算法

土屋孟公式[6]是依據模型水池試驗數據總結出來的漁船有效馬力估算經驗公式，其核心思想是通過換算成排水量為300噸船的總阻力系數r300計算任意排水量下實船的有效馬力EHP。土屋孟公式的船型要素有一定的限制范圍，其速度范圍為

式中：L為設計水線長，m；B為船寬，m；T吃水，m；▽為排水體積，m3；Δ為排水量，t；Fn▽為體積傅汝德數；CM為中橫剖面系數；螺旋槳的推進系數為0.5～0.7。

EHP=0.5～0.7MHP (4)

2）回歸公式估算法

主機估算公式[7]通過三次完全式以逐步回歸逆推算法求得。完全式回歸保證規定階次下諸變量全部交互項和乘方中重要項無一遺漏；逆推算法則使逐步回歸過程中的存儲和計算大為縮減。

式中：L為設計水線長，m；B為船寬，m；T為吃水，m；Cb為方形系數；V為設計航速，kn；n為螺旋槳轉速，r/min。

2.3 計算實例

以江蘇省的一艘近海拖網漁船為例，計算其主尺度和船型要素如下：

Δ=373.80 t，L=34.98 m，B=6.8 m，T=3.2 m，L/▽1/3=4.856，Cm=0.935，Cp=0.677，LCB=-2.87%，1/2αe=22°，1/2αr=85°，αBS=16°，t/L=0.024，α/Amax= 0，V=10 kn，n=252.5 r/min。經漁船有效馬力估算經驗公式，土屋孟公式計算得出的結果如圖4所示。

圖4 土屋孟公式計算結果顯示界面

由圖可見當設計航速V=10 kn時，漁船有效功率EHP=126.8 kW，主機功率MHP=181.14～253.60 kW。

經回歸公式估算得出主機功率MHP=238.66 kW。

實船的主機功率為220 kW，土屋孟公式計算正誤差為15.3%，回歸公式計算誤差為8.5%。

表1 數據庫管理系統主機功率預估計算結果

應用本系統對表1中的30艘漁船的主機功率進行估算，并將系統中兩種公式計算出的結果與實際結果進行誤差分析，發現利用土屋孟公式預估得到的主機功率誤差在20%以內，利用回歸公式預估得到的主機功率誤差也在20%以內。可見本系統的兩種主機功率估算方法能夠在工程誤差20%以內為主機選型提供依據。

3 結論

本文針對現行拖網漁船管理體制中存在的問題，建立了拖網漁船船型參數數據庫管理系統。通過選擇適合拖網漁船的有效馬力估算經驗公式，對拖網漁船的主機功率進行了有效的預估和核算，有利于拖網漁船的規范化管理，減少了“大機小標”現象的發生。

[1] 趙福波. 我國漁船標準體系現狀與發展對策[J]. 中國水產,2007(11):65-67.

[2] 歐陽. 胡明漁業船舶管理信息系統的設計與實現[J].船舶工程,2006(4):56-59.

[3] 賈躍. 船舶信息網絡數據庫系統的研究與開發[D].大連:大連理工大學碩士學位論文, 2005.

[4] 彭義健. 船舶低速機推進系統數據庫及軟件開發[J].艦船科學知識,2012(10):53-56.

[5] 土屋孟. 漁船船型の有効馬力に関する統計解析[J].昭和47年10月日本造船學會秋季講演會において講演): 70-72.

[6] 張怡. 基于土屋孟公式的漁船有效馬力估算軟件設計[J]. 船舶標準化工程師, 2013(1): 34-37.

[7] 梁建生. 小型船舶航速回歸的參數研究和模式研究[J]. 中國造船, 1987(3): 25-33.

Construction and Application of Management System of Hull Parameters Database for Fishing Vessel

Li Na, Wang Jing, Liang Jian-Sheng, Shen Zhi-Xin, Zhang Yi
(Fishery Machinery and Instrument Research Institute of China Academy of Fishery Sciences, Shanghai 200092, China)

The trawler hull parameter database is established to provide data support for the standardization of the trawler. The suitable effective horse power estimate empirical formula for the trawler is selected to estimate the main engine power of trawlers. The management system of the hull parameter database for the trawler is established. The analysis report is gained to analyze the propulsion performance of the trawler, which improves the scientific research support of the design and management for trawlers.

trawler hull parameter database; effective horse power estimate; database management system; engine power performance matching

U674.4

A

10.14141/j.31-1981.2015.03.011

李納（1987-），女，工程師，研究方向：漁業船舶設計。