吳　勇，臧迎亮，樂國義，朱識科

（1.舟山市樂達(dá)特種漁具有限公司，浙江舟山　316021；2.浙江海洋學(xué)院水產(chǎn)學(xué)院，浙江舟山　316022；3.浙江省海洋漁業(yè)裝備技術(shù)研究重點實驗室，浙江舟山　316022）

節(jié)能型拖網(wǎng)漁具作業(yè)性能研究

吳勇1，2，臧迎亮2，3，樂國義1，朱識科1

（1.舟山市樂達(dá)特種漁具有限公司，浙江舟山316021；2.浙江海洋學(xué)院水產(chǎn)學(xué)院，浙江舟山316022；3.浙江省海洋漁業(yè)裝備技術(shù)研究重點實驗室，浙江舟山316022）

摘要：拖網(wǎng)漁業(yè)作為東海區(qū)主要的捕撈作業(yè)方式，對浙江目前大多數(shù)拖網(wǎng)漁船正在使用的大網(wǎng)目單船底拖網(wǎng)進(jìn)行網(wǎng)具優(yōu)化試驗，設(shè)計了調(diào)整長周比、上下綱長度比、網(wǎng)身全長比的三因子正交試驗，選出較好的配合型式（驗證網(wǎng)）進(jìn)行水槽對比試驗。結(jié)果表明，在其它條件不變的前提下，在2.5～3.5 kn拖速下，驗證網(wǎng)的能耗系數(shù)相對最小、掃海面積最大、網(wǎng)口垂直擴張高度優(yōu)勢明顯。采用高強度聚乙烯網(wǎng)線的拖網(wǎng)和普通聚乙烯網(wǎng)線的拖網(wǎng)相比較，網(wǎng)線材料方面可以節(jié)約34%左右，產(chǎn)值方面提高35%左右，從投入產(chǎn)出來看，節(jié)能效果明顯。

關(guān)鍵詞：節(jié)能型拖網(wǎng)；水動力；漁具性能

拖網(wǎng)漁業(yè)作為東海區(qū)主要的海洋捕撈方式，面臨著漁業(yè)資源逐漸惡化、漁具對資源殺傷力日益難以控制、燃油價格連續(xù)高漲、漁獲質(zhì)量每況愈下以及漁業(yè)從業(yè)人員逐步老齡化等諸多問題［1］。為了能在海洋捕撈中繼續(xù)發(fā)揮重要作用并能提供穩(wěn)定的優(yōu)質(zhì)水產(chǎn)品，促進(jìn)拖網(wǎng)漁業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，迫切需要進(jìn)行漁具漁法和漁業(yè)裝備技術(shù)改革與開發(fā)，以實現(xiàn)拖網(wǎng)捕撈生產(chǎn)的全面、健康和可持續(xù)發(fā)展。

高性能拖網(wǎng)一般是指該拖網(wǎng)具有較高的水動力性能以及對海洋環(huán)境、底質(zhì)和捕撈對象的適應(yīng)性。換句話說，高性能拖網(wǎng)應(yīng)具有較低的拖網(wǎng)阻力和較大的網(wǎng)口掃海面積。而降低漁具的阻力一般可通過網(wǎng)目大型化以及漁具材料性能的提高（達(dá)到減細(xì)網(wǎng)線粗度的目的）等方式來實現(xiàn)［2］。

1材料與方法

1.1試驗材料

1.1.1母型網(wǎng)

母型網(wǎng)為浙江較為典型的規(guī)格為1 296 m×181.11 m（159.6 m）的大網(wǎng)目單船底拖網(wǎng)，網(wǎng)口圓周目數(shù)為72目，網(wǎng)口網(wǎng)目尺寸為18 m，周長為1 296 m，網(wǎng)具總長度為181.11 m，上下綱長度分別為159.6 m和160.8 m。

1.1.2試驗?zāi)Ｐ途W(wǎng)

模型網(wǎng)根據(jù)《拖網(wǎng)模型水池試驗方法》標(biāo)準(zhǔn)中漁具模型試驗準(zhǔn)則進(jìn)行換算［3］。由于大網(wǎng)目拖網(wǎng)網(wǎng)口目數(shù)少，網(wǎng)目尺寸大，因此模型網(wǎng)的網(wǎng)口目數(shù)在設(shè)計中與母型網(wǎng)保持一致，依據(jù)母型網(wǎng)主要結(jié)構(gòu)參數(shù)（L/C、S1/ S2、Lb/L等）進(jìn)行模型網(wǎng)具設(shè)計制作及調(diào)整［4］，模型網(wǎng)主要結(jié)構(gòu)參數(shù)見表1，模型網(wǎng)參數(shù)配合見表2，模型網(wǎng)規(guī)格參數(shù)見表3。模型網(wǎng)大尺度比λ=35，小尺度比λ′=9。

表1　主要結(jié)構(gòu)參數(shù)值Tab.1　The main structural parameters

表2　模型網(wǎng)參數(shù)配合表Tab.2　The parameters with table of model net

1.2試驗水槽和儀器

拖網(wǎng)模型試驗地點：上海東海水產(chǎn)研究所拖網(wǎng)模型試驗水槽進(jìn)行；模型試驗水槽主尺度：90 m（長）×6 m（寬）×3 m（深）；測速儀：光電測速儀，精度±0.01%；拖車速度范圍：0.1～4.0 m/s，相對精度P≤1%；測力傳感器：量程200 N，非線性誤差0.04%F.S.C；網(wǎng)位儀：FE—6300型網(wǎng)位測深儀（日本制造），其距離分辨率為30 mm。

1.3試驗方法

本試驗選擇長周比、上下綱長度比、網(wǎng)身全長比三種因素進(jìn)行研究，考察三種因素對漁具性能的影響程度，通過正交實驗法優(yōu)化三種因素配合型式，提高漁具的水動力性能。試驗分兩個階段，第一階段試驗研究三種因素對漁具的影響關(guān)系，第二階段試驗驗證優(yōu)化網(wǎng)具的水動力性能。

表3　模型網(wǎng)的主要規(guī)格參數(shù)Tab.3　The main specification parameters of model net

2結(jié)果與分析

2.1正交試驗結(jié)果

表4為正交試驗結(jié)果分析。從中我們可以看出，第一階段試驗中，5號網(wǎng)具有較好的網(wǎng)口垂直擴張和較低的能耗系數(shù)，綜合分析具有較優(yōu)異的水動力性能。從極差的大小來看，上下綱長度比對于網(wǎng)具的水動力性能影響較大，其次為長周比，最后為網(wǎng)身全長比。對實驗結(jié)果進(jìn)行分析，比較好的配合型式可能是A2B3C1。

表4　正交試驗表及試驗指標(biāo)分析Tab.4　Orthogonal test table and test index analysis

2.2優(yōu)化試驗結(jié)果

為了驗證這一型式，根據(jù)較好的配合型式，設(shè)計制作優(yōu)化拖網(wǎng)，進(jìn)行模型試驗，試驗編號10。能耗系數(shù)試驗結(jié)果比較如圖1，網(wǎng)口掃海面積比較如圖2，網(wǎng)具阻力比較如圖3，網(wǎng)口垂直擴張比較如圖4。

拖網(wǎng)濾過單位水體所消耗的功力為能耗系數(shù)。能耗系數(shù)是漁具水動力性能的重要指標(biāo)，能耗系數(shù)越小說明其網(wǎng)具綜合性能越好。從圖1中可以看出驗證網(wǎng)的能耗系數(shù)相對最小，表明其漁具綜合水動力性能比較優(yōu)越。

一般來說，假設(shè)魚群在海中的分布是均衡的，掃海面積越大，意味著漁具性能越好。從圖2可以看出，驗證網(wǎng)的掃海面積最大。其次為九號網(wǎng)和六號網(wǎng)。

圖4所示為網(wǎng)口高度隨拖速的變化，由圖中可以看出，驗證網(wǎng)（實驗號為10）網(wǎng)口高度優(yōu)勢較大，九號網(wǎng)次之。對于捕撈近底層魚類，網(wǎng)口垂直擴張大，有利于提高漁獲效率。但是對于貼地魚類，網(wǎng)口垂直擴張大并不意味著能提高產(chǎn)量，需要根據(jù)捕撈對象綜合分析考慮，合理確定網(wǎng)口高度。

圖1　10種拖網(wǎng)不同速度條件下的能耗系數(shù)比較Fig.1　Coefficient of energy consumption under 10 kinds of different speeds trawl compare conditions

圖2　10種拖網(wǎng)在不同速度條件下的網(wǎng)口掃海面積比較Fig.2　Sweeping the sea area under 10 kinds of different speeds trawl compare conditions

圖3　10種拖網(wǎng)在不同速度條件下的阻力比較Fig.3　Resistance under 10 kinds of different speeds trawl compare conditions

圖4　10種拖網(wǎng)在不同速度條件下的網(wǎng)口垂直擴張比較Fig.4　Vertical expansion of the net mouth height under 10 kinds of different speeds trawl compare conditions

3節(jié)能漁具海上作業(yè)示范

拖網(wǎng)漁具的節(jié)能包含兩個方面，一方面拖網(wǎng)漁具制作材料的節(jié)約，另一方面拖網(wǎng)作業(yè)時能源消耗的減少。為此，我們首先采取不改變漁具的結(jié)構(gòu)與參數(shù)，僅應(yīng)用高性能漁用網(wǎng)線新材料，比較網(wǎng)具制作材料消耗量［5，6］。并在此基礎(chǔ)上，使用優(yōu)化網(wǎng)具進(jìn)行節(jié)能效果海上對比試驗。

3.1材料比較

選擇一頂試驗網(wǎng)具828 m×226 m（117.9 m），分別應(yīng)用普通聚乙烯和高強度聚乙烯網(wǎng)線，根據(jù)同等強力原則，選擇網(wǎng)線，材料消耗見表5。從表中可看出，通過應(yīng)用高強度聚乙烯網(wǎng)線，在同等（或大于）強力的情況下，網(wǎng)線材料的消耗可以節(jié)約34%左右。由于大網(wǎng)目部分，雖然強力已經(jīng)達(dá)到同等水平，但考慮到磨損以及工藝的要求，網(wǎng)線粗度并不是單純與強力指標(biāo)對應(yīng)，通常選擇略粗一點的網(wǎng)線，因此，在表中反映出粗規(guī)格的網(wǎng)線節(jié)約率低于細(xì)規(guī)格網(wǎng)線。

3.2網(wǎng)具節(jié)能效果比較

為了獲取高強度聚乙烯材料制作的網(wǎng)具的實際節(jié)能效果，開展了海上比較試驗。試驗漁船與對比船基本數(shù)據(jù)見表6。

由于兩組試驗船功率存在差異，因此單純比較數(shù)據(jù)的絕對值顯得偏頗，為了縮小產(chǎn)生的差異，同時比較噸油產(chǎn)量和產(chǎn)值。通過比較（表7），噸油產(chǎn)量試驗船略低于對比船（約6%），但是噸油產(chǎn)值有明顯的提升（幅度約在35%）。綜合考慮來看，采用高強度聚乙烯網(wǎng)線制成的網(wǎng)具還是具有明顯的優(yōu)勢，從投入產(chǎn)出來看，節(jié)能效應(yīng)較為明顯。

4討論

通過正交試驗和優(yōu)化試驗來看，在2.5～3.5 kn拖速下，10種拖網(wǎng)都隨著拖速的增加，網(wǎng)具阻力逐漸增大、網(wǎng)口掃海面積逐漸減小、網(wǎng)口垂直擴張高度逐漸降低。拖網(wǎng)漁具是一種需要依靠漁船動力拖曳來進(jìn)行操作的過濾性漁具，不能單從網(wǎng)口掃海面積、網(wǎng)具阻力或者網(wǎng)口垂直擴張來看其性能優(yōu)勢。能較好描述拖網(wǎng)捕撈效率的方法是用數(shù)值表達(dá)拖網(wǎng)濾過單位水體所消耗的能量。能耗系數(shù)就是表達(dá)其所消耗能量的物理量［7］，驗證網(wǎng)的能耗系數(shù)相對最小。

隨著漁業(yè)節(jié)能減排工作的開展，漁具節(jié)能的課題也提上日程。用高強度聚乙烯網(wǎng)來代替普通聚乙烯網(wǎng)，網(wǎng)具的能耗系數(shù)優(yōu)勢明顯，從模型試驗結(jié)果來看，可明顯提高拖網(wǎng)漁具的性能。使用高強度繩網(wǎng)等節(jié)能型網(wǎng)具材料產(chǎn)品后，每頂網(wǎng)的繩網(wǎng)用量減少，同時由于繩索直徑、網(wǎng)線粗度明顯減小，網(wǎng)具在捕撈作業(yè)時的拖曳阻力或水阻力明顯下降，降低了單位漁獲的燃油消耗，在相同的燃油消耗下增加了產(chǎn)值，捕撈生產(chǎn)效率得到明顯提高。在拖網(wǎng)漁具、張網(wǎng)網(wǎng)具生產(chǎn)中使用節(jié)能型網(wǎng)具材料產(chǎn)品，不僅能減少網(wǎng)具材料消耗量，而且能明顯降低生產(chǎn)能耗、提高捕撈生產(chǎn)效率，可促進(jìn)拖網(wǎng)漁業(yè)等捕撈業(yè)向高效、節(jié)能和氣候友好型方向發(fā)展。

從發(fā)展的趨勢來看，研制高效低耗、有效保護(hù)資源、減少環(huán)境污染的新型漁具漁法、漁具材料是今后的發(fā)展方向，并推動整個海洋捕撈產(chǎn)業(yè)向節(jié)能型、環(huán)保型和可持續(xù)方向發(fā)展。

表5　分別采用高強度與普通聚乙烯材料網(wǎng)具材料消耗比較（單位：kg）Tab.5　Using high strength and common polyethylene net material consumption comparison

表6　試驗船與對比船基本情況Tab.6　Basic situation of test ship and contrast ship

表7　試驗船與對比船海上生產(chǎn)節(jié)能試驗數(shù)據(jù)對比Tab.7　Comparison of energy saving test data for offshore production of test ship and contrast ship

參考文獻(xiàn)：

［1］宋海棠，俞存根，薛利建，等.東海經(jīng)濟(jì)蝦蟹類［M］.北京:海洋出版社，2006.

［2］陳學(xué)忠，王魯民.高強度聚乙烯拖網(wǎng)網(wǎng)具性能的研究［J］.中國水產(chǎn)科學(xué)，1999（1）:112-116.

［3］佘顯煒.計算漁具力學(xué)導(dǎo)論［M］.上海:上?？茖W(xué)技術(shù)文獻(xiàn)出版社，2001:9.

［4］佘顯煒，虞聰達(dá).漁具力學(xué)［M］.杭州:浙江科學(xué)技術(shù)出版社，2004:206-215.

［5］王魯民，胡萍，施錦飛，等.漁用高強度聚乙烯材料研究［J］.水產(chǎn)學(xué)報，1998（S1）:41-46.

［6］周愛忠，張禹，郁岳峰，等.聚乙烯編織線替代普通聚乙烯捻線對拖網(wǎng)性能的影響［J］.海洋漁業(yè)，2013，35（1）:95-101.

［7］陳雪忠，郁岳峰.四片式中層拖網(wǎng)主要部件尺寸變化對其性能的影響［J］.水產(chǎn)學(xué)報，1997（1）:49-56.

中圖分類號：S972.13

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號:1008-830X（2016）01-0052-05

收稿日期：2015-11-13 基金項目：浙江省海洋漁業(yè)裝備技術(shù)研究重點實驗室開放基金（MFET201411）；浙江省教育廳項目（Y201432061）；浙江海洋學(xué)院大學(xué)生科技創(chuàng)新項目（xj201509）.

作者簡介：吳勇（1988-），男，浙江建德人，碩士，研究方向：漁具材料，漁業(yè)裝備.E-mail:reger02@vip.qq.com 通訊作者：臧迎亮.E-mail:zyl303@126.com

Study on Working Performance of Energy-saving Trawl Fishing Gear

WU Yong1，2，ZANG Ying-liang2，3，LE Guo-yi1，et al
（1.Zhoushan Leda Special Fishing Tackle Co Ltd，Zhoushan316021；2.Fishery School of Zhejiang Ocean University，Zhoushan316022；3.Key Laboratory of Marine Fishery Equipment and Technology of Zhejiang，Zhanshan316022，China）

Abstract:Trawl fisheries as the main way of fishing in the East China Sea，An optimization analysis test was carried out，based on a trawl currently in use for the large single mesh bottom trawling，the length/ perimeter ratio，and headline length/leadline length ratio and net body/overall length ratio were chosen as factors in an orthogonal array test.Select a good cooperate type（verification net）to carry out a comparative test in the flume.With the dimensions and shapes of the trawls un-changed，the experimental results show that verification net's energy consumption coefficient is relatively the smallest，sweep the sea area is the largest，vertical expansion of the net mouth height advantage is obvious.Comparison of the high strength polyethylene net and the common polyethylene net，material aspects of the network cable can save about 34%，output increase by about 35%，from the point of input and output，energy saving effect is obvious.

Key words:energy-saving trawl；hydrodynamic force；performance of fishing gear