45 m土庫曼斯坦漁船船型系數與總布置設計

柳紅兵, 唐杰云, 許 芹, 張神普

(泰州口岸船舶有限公司，江蘇 泰州225321)

0 引言

近年來，里海污染加劇，漁業資源受到嚴重影響。為保護漁業的可持續發展，里海周邊國家通過定期人工投放魚苗、發展人工養殖，以及禁止大型拖網捕魚、圍網捕魚和類似新型燈光圍網捕魚[1]等措施，恢復漁業資源。

但是，目前里海航行漁船設備設施陳舊，能耗大，漁獲少，漁獲保鮮方法落后等，已不能滿足現代漁業發展的需要。針對這些問題，本文主要對45 m土庫曼斯坦漁船的主要船型系數進行計算，基于捕魚方法對包括捕魚設備等在內的總布置進行設計，以期建造出適合航行于里海的現代化漁船。

1 漁獲對象及捕魚方式

1.1 漁獲對象

設計船主要漁獲為里海鯡魚，其個體較小，具有較強的趨光性。鯡魚生活水深為0～200 m，屬于中上層魚類，脂肪含量高，常溫下脂肪很容易氧化，漁獲容易變質，因而要及時對漁獲進行冷凍、冷藏保鮮處理。另外，設計任務書要求，設計船捕魚及魚類冷凍處理需要在夜間完成，因此，在設計冷凍室時，為保證當晚捕魚量全部得到冷凍處理，必須考慮冷藏室的大小。

1.2 捕魚方式

設計船主要采用燈光輔助吸魚泵捕魚。根據鯡魚的趨光性特點，捕魚時首先水下用一定功率的燈將魚群引誘至光源附近；其次降低燈光亮度，使魚群進一步聚集；最后開啟吸魚泵將吸魚管頭附近的魚吸至船上進行處理。另外，本船還采用燈光輔助錐形網捕魚，用燈光將魚引誘到錐形網網口附近，利用船上的起網設備，將魚捕撈至船上。

設計船捕魚方法包括燈光輔助吸魚泵捕魚與燈光輔助錐形網捕魚，最大作業水深200 m。水深越深對吸魚管、誘魚燈以及捕魚技術的要求就越高；同樣，對于錐形網捕魚方法來講，水深直接影響漁獲的產量。

燈光輔助吸魚泵捕魚方式能不能捕到魚，關鍵在于魚群的聚集效果，因此對燈光亮度和吸魚泵的大小要求較高。船東經驗顯示，鯡魚在較遠的距離內趨向強光，隨著距離的減小，相對較弱的光對于聚集鯡魚更有利；鯡魚的大小決定吸魚管直徑，而較大功率的泵更利于捕魚。

2 船型系數計算

船舶主尺度設計是魚艙艙容、穩性、航速、作業方式、耐波性、經濟性等多個指標綜合考慮的結果[2]。本船任務書船舶主尺度要求見表1。

表1 初始主要參數

2.1 阻力分析

船舶主尺度、航速等已定的情況下，線型對于船舶的經濟性影響較大。船舶總阻力包括粘性阻力和興波阻力。粘性阻力與船體的濕表面積、船體表面材料和流體粘性有關，受航速的影響較小。模型試驗與實踐研究表明，低速船粘性阻力約占總阻力的80%～90%，興波阻力占總阻力的10%～20%；而高速船的興波阻力將增加至40%～50%，粘性阻力降至50%。

設計船傅汝德數Fr=0.294。Fr較大，興波阻力占總阻力的比重較大。

2.1.1 菱形系數Cp

表2為船舶航行時興波阻力峰谷點與設計船Fr關系。從表中可以看出，設計船Fr=0.294處于阻力峰值區域附近，設計船的興波阻力較大。

表2 Fr對應興波阻力影響

興波阻力與船長L和菱形系數Cp有關[3]。在船長已定的情況下，主要考慮選擇合適的菱形系數Cp以減小興波阻力對船舶航行的影響。

式中：λ為波長。

2.1.2 方形系數Cb

方形系數Cb表征船體水下部分肥瘦程度，同時與艙容有關。設計船為布置地位型船舶，設計時必須考慮如何布置捕魚設備、冷藏冷凍設備。較大的方形系數有較大的艙室空間，有利于設備布置和較大的運載能力，但不利于航速；對于高速船舶而言，較小的方形系數，有利于提高航速，但艙室空間較小，不利于設備的布置，且在較大風浪情況下，甲板容易上浪。

綜合設計船的艙內魚品加工車間、冷藏室、機艙、油艙、水艙等所需艙容的計算，參照經驗，設計船的方形系數Cb取0.59。

2.1.3 中橫剖面系數Cm

設計船屬于中高速船舶，方形系數Cb較小，這種情況下，較大的Cm會導致型線圖的曲率變化較大, 不利于型線光順，且增加粘性阻力。本船取較小的Cm與Cb相匹配。艾爾曲線對于一般船舶方形系數Cb與中橫剖面系數Cm關系進行了統計，其統計曲線見圖1。

圖1 艾爾曲線圖

從上述曲線圖中查詢與設計船方形系數對應的中橫剖面系數Cm約為0.928。同時，Cm與Cb和Cp還存在如下關系：Cp=Cb/Cm。因本船航速較高，興波阻力較大，必須優先保證Cp，最終設計船橫剖面系數取為Cm=0.921。

2.2 設計船主要參數

根據船東對船舶主尺度的要求，結合主要船形系數的計算結果[3]，最終確定本船的主要設計參數，見表3。

表3 主要參數表

3 總布置設計

3.1 主要原則

考慮到設計船主要作業方式為燈光輔助吸魚泵捕魚，次要作業方式為燈光輔助錐形網捕魚，因而將魚品加工車間布置在靠近船的中前部。為方便魚泵吸上來的漁獲進入加工間處理，總布置設計時捕撈設備設置在主甲板的靠首位置，甲板室設置在艉中部，機艙位于艉部。

3.2 魚品加工車間及冷藏室布置

設計船甲板面積有限，空間較小，考慮到作業習慣，魚品加工車間只能布置在艙內。本船由螺旋槳艉部推進，機艙布置在艉部，因此魚品加工車間布置在靠近艏部的船艙內。魚品加工車間內處理的漁獲首先要進行速凍間快速降溫，因此魚品加工車間兩舷側設有4個速凍間，加工車間后部設有冷藏室，方便冷凍間的漁獲直接送入冷藏室冷藏保存。魚品加工車間的上部設置捕撈設備。

3.3 捕撈設備布置

(1)吸魚泵布置于艉樓與艏樓之間的主甲板的開敞區域船中偏向左舷位置，配置有兩臺吸魚泵(一主一備)。兩臺吸魚泵沿船長及船寬方向，錯開布置。

(2)兩臺魚泵共用一套吸魚管。吸魚主管盤于動力絞盤上，動力絞盤正對吸魚泵布置在靠右舷位置，吸魚管右舷下水。動力絞盤與吸魚泵左右舷布置利于船舶重心距舯設計。

(3)靠近吸魚泵的船中前部位置布置一個甲板吊。該吊機主要用于輔助吸魚泵捕魚、冷藏室漁獲吊出以及主甲板救助艇的收放。因此，考慮到吊機的工作范圍，最終甲板吊選用伸縮吊機。

(4)右舷絞盤的前部設有魚水分離裝置。該裝置的末端直接與甲板下魚品加工車間的冷水槽連接，方便漁獲及時降溫處理。

(5)甲板空間較小，救助艇布置在主甲板甲板吊機的左舷位置。

3.4 機器處所布置

機艙布置在艉部Fr3～Fr24肋位之間。機艙內設有主機、發電機等機電設備。由于機艙較小，設備較多，機艙設計時考慮了容積裕度，機艙前部右舷設有機艙集控室。舵機艙設置在艉部至Fr3肋位之間。舵機艙通過小艙蓋進入。本船的機艙及上建布置在艉部。出港的情況下，艉傾較為嚴重，在該船的艏部設有壓載艙，甲板室靠近中部布置。

3.5 主要功能艙室設計

考慮到作業方式和續航力要求，設計船的油艙容積約為130 m3。雙層底左右舷設置6個油艙，中間設有管弄，艉部舵機艙左右舷設有2個油艙。冷藏魚艙約240 m3，滿足100 t漁獲的要求，布置在加工車間的后部，方便速凍間的漁獲直接運入冷藏室保存。本船主甲板上設有3層甲板室，主要有8間船員室、廚房、廁浴室、糧食庫、駕駛室等。另外，本船艏部設有艏壓載艙、冷海水艙、艏部儲藏室、艉部飲用水艙等。

4 結語

本文針對里海漁業情況研究了捕魚方法，在總結漁船總布置特征的基礎上，結合文獻[5-6]對表征船舶特征的船型系數以及總布置進行了設計。漁船的甲板面積一般較小，設備較多，在總布置設計時不僅需考慮設備布置還要關注實際的操作。

設計船經過試航驗證，各項指標均達到設計任務書的要求。相對于國內漁船設計而言，該船的吸魚泵捕魚方式有利于漁業資源的可持續發展。