45 m土庫曼斯坦?jié)O船船型系數(shù)與總布置設(shè)計(jì)

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(yè)資源受到嚴(yán)重影響。為保護(hù)漁業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，里海周邊國家通過定期人工投放魚苗、發(fā)展人工養(yǎng)殖，以及禁止大型拖網(wǎng)捕魚、圍網(wǎng)捕魚和類似新型燈光圍網(wǎng)捕魚[1]等措施，恢復(fù)漁業(yè)資源。

但是，目前里海航行漁船設(shè)備設(shè)施陳舊，能耗大，漁獲少，漁獲保鮮方法落后等，已不能滿足現(xiàn)代漁業(yè)發(fā)展的需要。針對這些問題，本文主要對45 m土庫曼斯坦?jié)O船的主要船型系數(shù)進(jìn)行計(jì)算，基于捕魚方法對包括捕魚設(shè)備等在內(nèi)的總布置進(jìn)行設(shè)計(jì)，以期建造出適合航行于里海的現(xiàn)代化漁船。

1 漁獲對象及捕魚方式

1.1 漁獲對象

設(shè)計(jì)船主要漁獲為里海鯡魚，其個(gè)體較小，具有較強(qiáng)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(zhì)，因而要及時(shí)對漁獲進(jìn)行冷凍、冷藏保鮮處理。另外，設(shè)計(jì)任務(wù)書要求，設(shè)計(jì)船捕魚及魚類冷凍處理需要在夜間完成，因此，在設(shè)計(jì)冷凍室時(shí)，為保證當(dāng)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(shè)計(jì)船主要采用燈光輔助吸魚泵捕魚。根據(jù)鯡魚的趨光性特點(diǎn)，捕魚時(shí)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(jìn)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(jìn)行處理。另外，本船還采用燈光輔助錐形網(wǎng)捕魚，用燈光將魚引誘到錐形網(wǎng)網(wǎng)口附近，利用船上的起網(wǎng)設(shè)備，將魚捕撈至船上。

設(shè)計(jì)船捕魚方法包括燈光輔助吸魚泵捕魚與燈光輔助錐形網(wǎng)捕魚，最大作業(yè)水深200 m。水深越深對吸魚管、誘魚燈以及捕魚技術(shù)的要求就越高；同樣，對于錐形網(wǎng)捕魚方法來講，水深直接影響漁獲的產(chǎn)量。

燈光輔助吸魚泵捕魚方式能不能捕到魚，關(guān)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(jīng)驗(yàn)顯示，鯡魚在較遠(yuǎn)的距離內(nèi)趨向強(qiáng)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(shù)計(jì)算

船舶主尺度設(shè)計(jì)是魚艙艙容、穩(wěn)性、航速、作業(yè)方式、耐波性、經(jīng)濟(jì)性等多個(gè)指標(biāo)綜合考慮的結(jié)果[2]。本船任務(wù)書船舶主尺度要求見表1。

表1 初始主要參數(shù)

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(jīng)濟(jì)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(guān)，受航速的影響較小。模型試驗(yàn)與實(shí)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(shè)計(jì)船傅汝德數(shù)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(shù)Cp

表2為船舶航行時(shí)興波阻力峰谷點(diǎn)與設(shè)計(jì)船F(xiàn)r關(guān)系。從表中可以看出，設(shè)計(jì)船F(xiàn)r=0.294處于阻力峰值區(qū)域附近，設(shè)計(jì)船的興波阻力較大。

表2 Fr對應(yīng)興波阻力影響

興波阻力與船長L和菱形系數(shù)Cp有關(guān)[3]。在船長已定的情況下，主要考慮選擇合適的菱形系數(shù)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(shù)Cb

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

綜合設(shè)計(jì)船的艙內(nèi)魚品加工車間、冷藏室、機(jī)艙、油艙、水艙等所需艙容的計(jì)算，參照經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)船的方形系數(shù)Cb取0.59。

2.1.3 中橫剖面系數(shù)Cm

設(shè)計(jì)船屬于中高速船舶，方形系數(shù)Cb較小，這種情況下，較大的Cm會導(dǎo)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(shù)Cb與中橫剖面系數(shù)Cm關(guān)系進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，其統(tǒng)計(jì)曲線見圖1。

圖1 艾爾曲線圖

從上述曲線圖中查詢與設(shè)計(jì)船方形系數(shù)對應(yīng)的中橫剖面系數(shù)Cm約為0.928。同時(shí)，Cm與Cb和Cp還存在如下關(guān)系：Cp=Cb/Cm。因本船航速較高，興波阻力較大，必須優(yōu)先保證Cp，最終設(shè)計(jì)船橫剖面系數(shù)取為Cm=0.921。

2.2 設(shè)計(jì)船主要參數(shù)

根據(jù)船東對船舶主尺度的要求，結(jié)合主要船形系數(shù)的計(jì)算結(jié)果[3]，最終確定本船的主要設(shè)計(jì)參數(shù)，見表3。

表3 主要參數(shù)表

3 總布置設(shè)計(jì)

3.1 主要原則

考慮到設(shè)計(jì)船主要作業(yè)方式為燈光輔助吸魚泵捕魚，次要作業(yè)方式為燈光輔助錐形網(wǎng)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(jìn)入加工間處理，總布置設(shè)計(jì)時(shí)捕撈設(shè)備設(shè)置在主甲板的靠首位置，甲板室設(shè)置在艉中部，機(jī)艙位于艉部。

3.2 魚品加工車間及冷藏室布置

設(shè)計(jì)船甲板面積有限，空間較小，考慮到作業(yè)習(xí)慣，魚品加工車間只能布置在艙內(nèi)。本船由螺旋槳艉部推進(jìn)，機(jī)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(nèi)。魚品加工車間內(nèi)處理的漁獲首先要進(jìn)行速凍間快速降溫，因此魚品加工車間兩舷側(cè)設(shè)有4個(gè)速凍間，加工車間后部設(shè)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(shè)置捕撈設(shè)備。

3.3 捕撈設(shè)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(qū)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(cuò)開布置。

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

(3)靠近吸魚泵的船中前部位置布置一個(gè)甲板吊。該吊機(jī)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(jī)的工作范圍，最終甲板吊選用伸縮吊機(jī)。

(4)右舷絞盤的前部設(shè)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(shí)降溫處理。

(5)甲板空間較小，救助艇布置在主甲板甲板吊機(jī)的左舷位置。

3.4 機(jī)器處所布置

機(jī)艙布置在艉部Fr3～Fr24肋位之間。機(jī)艙內(nèi)設(shè)有主機(jī)、發(fā)電機(jī)等機(jī)電設(shè)備。由于機(jī)艙較小，設(shè)備較多，機(jī)艙設(shè)計(jì)時(shí)考慮了容積裕度，機(jī)艙前部右舷設(shè)有機(jī)艙集控室。舵機(jī)艙設(shè)置在艉部至Fr3肋位之間。舵機(jī)艙通過小艙蓋進(jìn)入。本船的機(jī)艙及上建布置在艉部。出港的情況下，艉傾較為嚴(yán)重，在該船的艏部設(shè)有壓載艙，甲板室靠近中部布置。

3.5 主要功能艙室設(shè)計(jì)

考慮到作業(yè)方式和續(xù)航力要求，設(shè)計(jì)船的油艙容積約為130 m3。雙層底左右舷設(shè)置6個(gè)油艙，中間設(shè)有管弄，艉部舵機(jī)艙左右舷設(shè)有2個(gè)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(yùn)入冷藏室保存。本船主甲板上設(shè)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(shè)有艏壓載艙、冷海水艙、艏部儲藏室、艉部飲用水艙等。

4 結(jié)語

本文針對里海漁業(yè)情況研究了捕魚方法，在總結(jié)漁船總布置特征的基礎(chǔ)上，結(jié)合文獻(xiàn)[5-6]對表征船舶特征的船型系數(shù)以及總布置進(jìn)行了設(shè)計(jì)。漁船的甲板面積一般較小，設(shè)備較多，在總布置設(shè)計(jì)時(shí)不僅需考慮設(shè)備布置還要關(guān)注實(shí)際的操作。

設(shè)計(jì)船經(jīng)過試航驗(yàn)證，各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到設(shè)計(jì)任務(wù)書的要求。相對于國內(nèi)漁船設(shè)計(jì)而言，該船的吸魚泵捕魚方式有利于漁業(yè)資源的可持續(xù)發(fā)展。