小水線面雙體船用作休閑漁船的探討

劉和煒

（1.中國水產(chǎn)科學研究院 漁業(yè)機械儀器研究所 上海200092；2.青島海洋科學與技術試點國家實驗室 深藍漁業(yè)工程聯(lián)合實驗室 青島266237）

0 引 言

近年來，有諸多文章在宏觀層面論述了休閑漁業(yè)，主要涉及漁業(yè)資源、漁業(yè)生態(tài)、漁業(yè)休閑參加者和休閑漁業(yè)管理這四個方面或彼此之間的相互關系。如Grilli G等［1］研究指出休閑漁業(yè)資源對當?shù)氐慕?jīng)濟貢獻不在于垂釣者的垂釣目標本身，而在于當?shù)貪O業(yè)資源所吸引垂釣者的消費能力。Muller C F等［2］研究指出陪伴是參加休閑漁業(yè)活動的參加者最為重視的因素，而捕魚設施和捕獲概率等更有形的屬性是最不重要的因素。Quindazzi M J等［3］研究指出通過相互信息共享的互惠關系為樂于休閑垂釣者提供參與漁業(yè)研究的途徑，有助于小型科研團隊建立并良好地實施生態(tài)系統(tǒng)監(jiān)測計劃。Hansen J P等［4］研究指出休閑漁船和相關系泊與構(gòu)成幼魚重要棲息地的水生植被覆蓋減少有關，應將海岸建設和相關船只活動分配給更耐干擾的環(huán)境（如自然波浪暴露的海岸），從而最大限度地減少負面環(huán)境影響。Cooke S J等［5］研究指出監(jiān)測技術的創(chuàng)新、政策制定及管理當局與休閑漁業(yè)部門的合作將確保與不斷發(fā)展的休閑捕魚技術相關的管理行動更加主動有效。

然而，以往的研究中，對休閑漁業(yè)中的載體——休閑漁船的技術探討卻僅有少量文獻涉及［6-8］，且文獻多從船型參數(shù)入手：或指出可借鑒的公式，或針對現(xiàn)有休閑漁船給出優(yōu)選模型，或提出總體方案，但均未從船型角度考慮如何擴大潛在客源以及如何提高休閑漁船的出勤率和利用率，而這正是提高休閑漁船效益、增加漁民收入的根本手段。因此，本文從船型角度對休閑漁船的船型選擇與設計思路進行探討。

1 休閑漁船面臨的問題

1.1 制約客源的因素——暈船預期

是否暈船往往是出海者想到的首要問題。研究表明：在風力3~6級、海浪1.5~2.5 m、小到中涌情況下，3 000 t級船和60 t級艇上，軍隊學員首日暈船率分別達到37%和71%，顛簸（垂蕩、橫蕩、縱蕩）是導致暈船的主要原因［9-10］。即使非首次出海的科考隊員，在船長99.8 m、排水量逾4 000 t的科學號考察船上仍然暈船［11］。而浪高0.5~3.25 m正是我國沿海和近海的典型浪高 ，休閑漁船經(jīng)常遭遇此類浪高。

休閑漁船普遍較小。以浙江省休閑漁船為例，船長在24 m以上的休閑漁船僅有72艘，占全省休閑漁船總數(shù)的10%［12］。以文獻［8］中的船舶為例，其長度為32 m，不及科學號考察船長度的1/3。這樣長度的單體船，其船型特征決定了無長期航海經(jīng)驗的游客，即使在低于6級風的情況下，也極易暈船，無法獲得良好的海上休閑體驗感。在此暈船預期下，客源自然會有所減少。

1.2 制約客源的因素——航區(qū)偏短

2003年版《浙江省休閑漁業(yè)船舶管理辦法》與2007年版的《山東省休閑漁業(yè)船舶管理辦法》均規(guī)定，距岸/庇護地不得超過5 n mile，最大風力分別不得超過蒲氏6級和蒲氏5級。短途固然有利于提高安全性，但同時也降低了部分游客對漁業(yè)休閑體驗的期望值和滿足感。

1.3 制約效益的因素——出勤率低

山東、浙江兩省沿海每年大于6級風力的大風日數(shù)分別占32%~43%和24%~46%［13-15］。若依前述法規(guī)，則休閑漁船有4~6個月不能出海營運，這對休閑漁船營運者極其不利。

2020年版《廣東省休閑漁業(yè)管理辦法》中則將航區(qū)擴大為最遠端距離大陸或有居民海島岸線不得超過20 n mile，且有明確的航行線路，不得超抗風等級航行。此規(guī)定既拓展了航區(qū)，又突破了固定風級的限制。拓展航區(qū)提升了游客的滿足感，突破固定風級既可使具有高抗風等級的船舶具有更高的出勤率，同時也滿足了部分游客出海一睹風急浪高情景的愿望。這一規(guī)定正體現(xiàn)了休閑漁船存在擴大航區(qū)、突破固定風級，以吸引更多客源的趨勢。舟山休閑漁業(yè)的發(fā)展過程也反證了上述結(jié)論的正確［16］。

上述3個問題，從技術角度而言，本質(zhì)上是船舶耐波性問題。良好的耐波性能可有效降低暈船率，提高船舶出勤率。

1.4 制約效益的因素——用途單一

如何在旅游淡季給漁民增收也是值得思考的問題。休閑漁船大致分為休閑垂釣船與體驗捕撈船兩種，每種船均功能單一，在旅游淡季難以獲得相當?shù)氖找妗Ｈ舨捎媚K化設計，則休閑漁船在旅游淡季，可加裝相應的功能模塊，或用于捕撈人工養(yǎng)殖的貝類、或轉(zhuǎn)為海洋牧場值班船、或轉(zhuǎn)為近海科考船，供沿海涉海高?；蚩蒲袉挝蛔庥?；而在旅游旺季則卸除功能模塊，恢復漁船的休閑功能。

在此情形下，船舶應具有較大的甲板面積，以便布置作業(yè)器具；有較穩(wěn)定的平臺，供科學儀器布設、操作；有較好的適居性，讓人員能在船上工作較長時間。

鑒于上述分析，休閑漁船應具有尺度不大而耐波性好、甲板較寬、適用性廣、適居性較好且造價相對低廉的特點，小水線面雙體船正是這樣一種船型。

2 小水線面雙體船作為休閑漁船的可行性

2.1 小水線面雙體船的幾何特點

小 水 線 面 雙 體 船（Small waterplane area twin hull，SWATH）的浮力主要由左右各1個浸沒于水中的魚雷狀下潛體提供，每個下潛體首尾各設有1個減搖鰭。每側(cè)下潛體上方設置有1個或前后2個伸出水面的細長支柱體——單支柱體或雙支柱體，每側(cè)支柱體各支撐1個上船體，兩側(cè)的上船體由連接橋連接。由于支柱體細長，故水線面較單體船和常規(guī)雙體船大幅減小，故稱為小水線面雙體船，參見圖1。從此構(gòu)型可知，在同等排水量情況下，SWATH船具有甲板面積較常規(guī)船寬大、吃水較常規(guī)船深的特點。

圖1 小水線面雙體船

2.2 小水線面雙體船的運動特點

SWATH船具有優(yōu)良的耐波性。由于水線面小，因而受到的波浪激勵小，耐波性較常規(guī)船更佳。與排水量同為500 t的單體船和常規(guī)雙體船相比，在同一海況下，SWATH船的平均垂向速度明顯低于后者，詳見表1［17］。

表1 小水線面雙體船、單體船、雙體船的垂向速度比較m/s

SWATH船具有優(yōu)良的抗失速性能。在風浪中航行的船舶，為避免飛車，往往需要主動降低航速。而SWATH因其幾何特征，本身不易飛車，再配以減搖鰭，能進一步改善船舶的縱搖、橫搖和垂蕩，因此船舶可以“騎浪”航行，很少需要主動降速。阿彼金·勞斯摩森（A&R）船廠的航行試驗結(jié)果表明：在2 m和3 m波高下，為滿足船員可承受的4 m/s2垂向加速度，長33m的深V型單體船航速須分別從最高航速30 kn降至20 kn和16 kn；而25 m的SWATH型引航船則可始終以最高航速20 kn航行，且垂向加速度僅有2 m/s2，處于乘客可接受的水平［18］。

此外，在同等排水量情況下，SWATH船的吃水較常規(guī)船更大，螺旋槳浸深也大，因而螺旋槳推進效率較高。

2.3 小水線面雙體船的運用

從第1艘小水線面雙體船問世以來，至今已發(fā)展出70余艘小水線面雙體船，在民用方面運用較廣，涉及人員運輸、游覽觀光、引水補給、科考測量、漁業(yè)指導以及風電維修等，詳見表2。

表2 民用小水線面雙體船統(tǒng)計

船舶實際營運表明，SWATH船耐波性良好。如排水量為440 t的新世紀一號，在2 m波高及180°、90°、45°、135°這4個浪向下，其縱橫搖值及垂蕩值與垂向加速度均遠小于排水量為1 472 t和 1 380 t的拖船；在橫風9級的情況下，橫傾角僅17°，垂蕩也很?。?3］；排水量為220 t的KAlMALlNO號，其縱橫搖值均低于3 100 t的單體高速護衛(wèi)艦，垂蕩值則與之相當；在1.8~2.4 m浪高下航行，便攜式電腦也不曾在桌上滑動［34-35］；COSMOS號在5級海況、8級風的情況下可正常航行；Seagull號的暈船率僅為0.66%，出航率接近100%，即使在最大風浪期間，出勤率也超過90%；Seagull-2號能在浪高2.5~3.5 m時，保持最高航速［20］。

2004年至2005年期間，筆者作為設計人員，分別在南海與渤海參加了新世紀一號的試航與應力實測。參試人員在船上行走如履平地，無人暈船。相比2021年4月，筆者乘坐長46.2 m、寬7.0 m、設計排水量為228 t的晉卿號船調(diào)研，遇2.5 m浪高，十余名調(diào)研人員中，絕大部分暈船嘔吐?？梢奡WATH船型的耐波性確實優(yōu)于單體船型。

從上述實例可知，SWATH特別適合作為多用途休閑漁船。首先，SWATH以較小的體量獲得優(yōu)越的耐波性，可以給普通乘客提供舒適的航行體驗，保證乘客有足夠的體力與精神進行觀光、垂釣和娛樂，可以吸引更多的客源；其次，良好的耐波性，可以使SWATH具有良好的出勤率，既可在風浪中出游，又可在旅游淡季的不良氣象條件下，對海島或海洋牧場進行補給或人員轉(zhuǎn)移； 第三，優(yōu)良的耐波性為科考及實驗器材的使用提供了穩(wěn)定的平臺。

此外，雙體船寬闊的甲板為模塊化設備的布置提供了足夠的空間，而模塊化設計有利于提高作業(yè)效率［36］。

3 小水線面雙體休閑漁船初步設計方案

3.1 基礎平臺

該方案中，船舶總長為34.8 m、型寬12.7 m、型深5.4 m、下潛體長度32 m、下潛體最大寬度3.4 m、片 體 中心 距9.2 m、吃水2.7 m、排 水量328 t，裝設功率為588 kW的主機2臺，設計航速為12 kn。下潛體底部采用平底，以增大阻尼、提高耐波性。

上層建筑設計采取功能分區(qū)、路線求近的原則；主甲板上方前部為服務區(qū)，用于船員居住及提供膳食。簡述如下：

（1）船員艙室區(qū)后端壁位于機艙前端壁上方，故將船員室置于后端壁處。這樣，船員下機艙的路線與去主甲板后方操作設備的路線最短；而且由于該船型深高，主機又置于潛體中，距船員室的垂直距離較大，故噪聲對船員的影響也較一般單體船低。

（2）食品庫設兩門：外門面向主甲板開敞區(qū)域，且位于折臂吊最大作業(yè)范圍邊緣，便于搬運食品入庫，且利于保持船員生活區(qū)域的潔凈；內(nèi)門設于廚房之內(nèi)，便于取物。該層設有兩層內(nèi)梯道通往上一層的艏樓甲板。

艏樓甲板上方為休息及活動區(qū)，設有游客休息室、放映廳和健身房，以供游客休息、娛樂和健身。按目前各地休閑漁船管理辦法規(guī)定，休閑漁船每天出海不得超過8 h。一般游客對航行、垂釣和捕撈體驗的興趣持續(xù)性是有限的，因此，有必要設置活動區(qū)，豐富船上活動，這對于較長期工作在船上的船員及科考人員也是必要的。此外，放映廳也可以用于休閑漁業(yè)中的科普宣傳。

主甲板上方后部為模塊搭載區(qū)，用以實現(xiàn)船舶的不同功用，因此整個船舶為一個公用基礎平臺。主甲板及艏樓甲板平面見圖2和下頁圖3。

圖2 主甲板平面圖

圖3 艏樓甲板平面圖

3.2 功能模塊

功能模塊分為兩類：

1.固定模塊，包括：

（1）設于主甲板尾部左舷的1 t×1.5 m的變幅A架，以及與之配套的1 t×200 m的采樣絞車1部；

（2）左右舷對稱設置于主甲板尾部的1.5 t×200 m的拖網(wǎng)絞車各1部，以及與之配套的1.1 t×8 m的電動液壓折臂吊左右舷各1部；

（3）艏樓甲板前部左右舷各設1部0.2 t×2 m的手動旋轉(zhuǎn)吊。

2.活動模塊，包括：

（1）貝類采收方艙2個。貝類采收設備由振動分選機、去雜輸送機、高壓離心泵、泥漿泵、水流噴管和高壓吸罩等構(gòu)成。通過優(yōu)化去雜輸送機漏斗尺寸，將高壓離心泵、泥漿泵可置于漏斗下方空間，則振動分選機、去雜輸送機、高壓離心泵、泥漿泵組合所占空間長度為5.5 m、寬度為1.5 m、高度為1.4 m，因此可選20 ft標準集裝箱作為方艙。高壓吸罩、水流噴管、相應管路等均置于方艙天花板下的吊架之上。如此，則整個系統(tǒng)可集成于方艙之中。每個方艙重7.2 t。方艙2個長側(cè)面分別開設2扇對開門或開設卷簾門，以便作業(yè)與維護。

（2）實驗方艙?？芍苯硬捎?0 ft集裝箱，含設備在內(nèi)。方艙約重5 t，可用集裝箱地鎖固定。由于方艙為單層設置，故地鎖受力較多層集裝箱船地鎖受力大幅減小，從而確保方艙在甲板上的穩(wěn)固性［37］。

3.3 運 用

作為休閑漁船進行體驗式捕撈時，船上不設方艙。由拖網(wǎng)絞車進行體驗式拖網(wǎng)捕撈，待網(wǎng)拖至甲板時，由折臂吊吊起網(wǎng)囊，進行卸魚。

進行貝類采收作業(yè)時，將2個貝類采收方艙設置于左右舷。打開方艙門，將高壓吸罩、水流噴管及相應管路伸出舷外，并放入水中，同時用折臂吊輔助提拉住管路，然后開機作業(yè)。

作為海洋牧場值班船時，可以集裝箱裝載的方式運送貨物，也可作為倒班船使用。在必要時，也可利用折臂吊進行網(wǎng)箱維護作業(yè)。

進行科考作業(yè)時，將3個實驗方艙布置到位，其中1個方艙可作為設備艙，用于存放科考設備，比如標準水樣采集器、抓斗式采泥器和浮游生物拖網(wǎng)等。其中變幅A架與采樣絞車配合，可用于水樣采集與采泥作業(yè)；折臂吊與拖網(wǎng)絞車配合，可進行底拖采樣；折臂吊也可用于CTD系統(tǒng)采樣；手動旋轉(zhuǎn)吊可進行浮游生物拖網(wǎng)采樣作業(yè)。

貝類采收方艙總重為14.4 t，實驗方艙總重約15 t，兩者相差不大，故轉(zhuǎn)換功能時，變更模塊對船舶重量、重心影響不大。在未使用上述方艙的情況下，可利用壓載水艙調(diào)整船舶的吃水深度及重心。

4 結(jié) 語

休閑漁船作為新生事物，尚未有明確定義。多部地方法規(guī)將其載客人數(shù)限制在不超過12人，以將其作為非客船，從而降低安全標準，進而降低造價，并以限定航區(qū)、風級保證安全。這在休閑漁業(yè)發(fā)展初期，為便于漁民以較低的成本，實現(xiàn)轉(zhuǎn)產(chǎn)是合理的。但發(fā)展到今天，“休閑漁船”一詞的重心已經(jīng)從“漁船”轉(zhuǎn)為“休閑”，因此，船舶應由“漁船”向“客船”轉(zhuǎn)變，方能適應當今休閑漁船的需求。

目前的休閑漁業(yè)已是合作化、企業(yè)化的發(fā)展模式，因此成本已不是主要問題，而根本問題在于如何擴大客源，拓展應用范圍。休閑漁船實現(xiàn)客船化后，其安全性得到提高，從而可以降低天氣對出勤率的影響。此外，安全性提高后，借助功能模塊，休閑漁船可較方便地轉(zhuǎn)為科考船、海洋牧場值班船之類的特種作業(yè)船或水生生物捕撈船，從而拓展休閑漁船的應用范圍，使之能在旅游淡季也獲得一定的收入。由于休閑漁船尺度較一般客船小，故休閑漁船可采用載客不超過36人的客船標準設計，也有利于降低成本。

本文論述的船舶在河口、海灣等近海作業(yè)，故拖網(wǎng)絞車、采樣絞車的纜繩長度短，絞車體積小且輕，所以沒有采用方艙。若絞車較大較重，集裝箱自重已遠小于絞車質(zhì)量時，也可采用方艙；但集裝箱需要作相應加強。

與同排水量的單體船相比，本船吃水偏大。因此，對航道深度有較高要求。在成本可以接受的情況下，可考慮采用玻璃鋼材質(zhì)或鋁合金材質(zhì)，以降低空船質(zhì)量，減少吃水。

隨著海洋牧場的推廣，海洋牧場不僅是海產(chǎn)品養(yǎng)殖場所，也會成為休閑漁業(yè)的活動場所。在此情形下，可用于捕撈作業(yè)、牧場值守、休閑娛樂和海洋漁業(yè)研究的小水線面雙體船型休閑漁船作為多面手，必將在海洋開發(fā)中占有一席之地。