一種單點系泊式抗風浪養殖船的設計

胡汝剛，朱鳳儀，杜訓柏

（江蘇海事職業技術學院，江蘇 南京 211170）

近年來，隨著人們生活水平的提升，對高端海產品的需求越來越旺盛，而長期以來的過度捕撈難以為繼，每年花費數百億元進口海產品，造成了大量的儲備外流。為此，國家已啟動海洋牧場發展規劃研究，為海洋生態建設和發展指明方向。我國海岸線漫長，海洋資源豐富，而廣闊的深海區域，海洋養殖尚未開發，發展潛力巨大。

1 海洋養殖裝備的發展現狀

當前我國海洋養殖主要在近海進行。近海水流慢，污染不易擴散，水質差，難以開展高品質魚類養殖，且場地已基本飽和。2015年國務院發布的《水污染防治行動計劃》，明確提出在近海劃定限制養殖區，將海水養殖面積控制在220萬hm2左右，大力推進生態健康養殖。因此，海洋養殖業的進一步發展需要向深海拓展。

我國深海養殖自二十世紀初從國外引入了幾套養殖裝置開始，經過多年發展，取得很大進步，發展出了多種類型的網箱。常見的類型有浮式網箱、沉式網箱、升降式網箱，一般適用于20 m水深以內，常年風浪較小的海域。浮式網箱主要在水面進行養殖。該類網箱操作和維護如清洗、投喂等都十分方便，且易于觀察網箱養殖情況，結構簡單，造價較低。但該類網箱漂浮于水面，風浪直接作用于網箱框架，抗風浪能力較差，對網箱及框架材料的強度要求都很高。沉式網箱主要處在水面以下一定深度的水層，呈半封閉狀態，在上部留有投餌網口，網箱內的水體積不變，在風浪襲擊時不易受損。當操作需要時，網箱可以升至水面以上。該種網箱養殖可用于暖水性魚類越冬或冷水性魚類度夏。由于該類網箱處于水下，不直接經受風浪作用，網箱結構的強度要求比浮式網箱低，結構較簡單，造價相對較低，但在操作、管理、觀察和維護不便，對操作的要求較高。升降式網箱主要在開放海域的水面進行養殖作業。當大風浪來臨時，可采用人工注水或充氣等方法調節網箱所處水層，使網箱沉到水下一定深度，以躲避臺風急浪的襲擊。大風急流過后，網箱可被控制浮至水面。升降式網箱作為一種高技術養殖裝備，具有抵御強風暴襲擊和躲避赤潮災害的性能。但其不足之處為網箱的上下沉浮調整增加了網箱的操作復雜性和設計加工難度，造價相對也較高。

國外養殖在以上幾類網箱日趨完善的基礎上，近年來，開發了多種類型的養殖裝備，正在向大型化，智能化方向發展，如挪威某漁業公司2016年在我國訂制的超大型桁架結構養殖網箱，實現了水溫水質監測，喂養，捕撈，監控等養殖過程的自動化和智能化。

2 問題的提出

在深海進行養殖，海洋環境的影響是選擇網箱類型的關鍵性因素，養殖作業的便捷性是影響養殖成本與收益的關鍵性因素。常見的漂浮在水面的養殖裝置，其抗風浪性能差，遠離海岸，無法實現自動化，要經常派船去喂養和維護，遇大風浪無法躲避，收成無法保障；常見的下沉式網箱，抗風浪能力大大提升，但也無法實現自動化，也要經常派船去維護，遇大風浪時，人工操作上下沉浮十分不便。

在深海養殖必需要兼顧養殖裝備的安全性和養殖的經濟效益，歸納深海養殖的特點，養殖裝備必須滿足以下幾個條件：①養殖裝備要能夠固定在某一區域，能夠抵抗較大的風浪，并且在大風浪來臨時，能夠躲避，以防止網箱破壞，魚類逃走；②養殖裝備的專業化和集成化程度要高，便于養殖作業；③要便于維護和管理，具備較大的設備安裝和倉儲空間，盡量減少派船去遠海補給的頻次；④結構盡可能簡單，養殖消耗盡可能少，以減少投資和維護費用。

3 方案設計

依據深海海洋環境和養殖作業的要求，借鑒船舶與海洋工程應用和國內外深水養殖技術的案例，設計了一種能夠滿足深海養殖需求的船舶。設計效果如圖1所示。①該養殖船借鑒深海采油裝備FPSO(浮式生產儲油船)相關技術，采用單點系泊技術，一是固定船體于某一海域，二是使船體能夠隨風浪變化圍繞系泊裝置自由旋轉，始終使船舶處于最佳受力狀態。②借鑒多體船布置方案，設計了船首與多道方形浮筒組成的主船體框架，將上層建造后置。該船體框架高度相對較低，整個船體重心貼近于水面，穩性極好，采用多體設計，抗搖性能優良，在浮筒內每隔一段距離設置水密艙壁，提高船體的抗沉性。③浮筒組成的框架空間是巨大的養殖區域，浮筒上部為通道，可安裝設備和供人行走，便于養殖觀察；利用養殖船上較大的空間設置風力、太陽能發電裝置，可在遠海實現部分能源自給。④養殖船是一個綜合性的平臺，設計了供少量養殖和維護人員居住空間，提供了安裝各種養殖裝備所需的場所，提供大空間倉庫供儲存餌料和其他必須物品。⑤在首部與系泊桿的連接處設置了活性連接裝置，在大風浪來臨前，可解除連接，將養殖船脫離危險區域。

圖1 設計圖

遠離海岸的深海區域水質優良，浮游生物多，適合一些高品質海產品的養殖。該養殖船適用于水深較深，臺風非主要路徑的黃海、渤海等廣大海域。船體結構具有設計簡單、用鋼量少、易于建造、投資成本少、使用壽命長、抗搖、抗沉性能好、生存能力強的特點。船體上部空間大，能夠儲存長期養殖所需的飼料，可安裝風能太陽能發電裝置和其他自動化養殖設備，框架結構隔離多個養殖區域，可實現多樣化養殖需要，且該養殖船無動力系統，無需專業水手，養殖維護便捷。