节能型拖网渔具作业性能研究

吴　勇，臧迎亮，乐国义，朱识科

（1.舟山市乐达特种渔具有限公司，浙江舟山　316021；2.浙江海洋学院水产学院，浙江舟山　316022；3.浙江省海洋渔业装备技术研究重点实验室，浙江舟山　316022）

节能型拖网渔具作业性能研究

吴勇1，2，臧迎亮2，3，乐国义1，朱识科1

（1.舟山市乐达特种渔具有限公司，浙江舟山316021；2.浙江海洋学院水产学院，浙江舟山316022；3.浙江省海洋渔业装备技术研究重点实验室，浙江舟山316022）

摘要：拖网渔业作为东海区主要的捕捞作业方式，对浙江目前大多数拖网渔船正在使用的大网目单船底拖网进行网具优化试验，设计了调整长周比、上下纲长度比、网身全长比的三因子正交试验，选出较好的配合型式（验证网）进行水槽对比试验。结果表明，在其它条件不变的前提下，在2.5～3.5 kn拖速下，验证网的能耗系数相对最小、扫海面积最大、网口垂直扩张高度优势明显。采用高强度聚乙烯网线的拖网和普通聚乙烯网线的拖网相比较，网线材料方面可以节约34%左右，产值方面提高35%左右，从投入产出来看，节能效果明显。

关键词：节能型拖网；水动力；渔具性能

拖网渔业作为东海区主要的海洋捕捞方式，面临着渔业资源逐渐恶化、渔具对资源杀伤力日益难以控制、燃油价格连续高涨、渔获质量每况愈下以及渔业从业人员逐步老龄化等诸多问题［1］。为了能在海洋捕捞中继续发挥重要作用并能提供稳定的优质水产品，促进拖网渔业的可持续发展，迫切需要进行渔具渔法和渔业装备技术改革与开发，以实现拖网捕捞生产的全面、健康和可持续发展。

高性能拖网一般是指该拖网具有较高的水动力性能以及对海洋环境、底质和捕捞对象的适应性。换句话说，高性能拖网应具有较低的拖网阻力和较大的网口扫海面积。而降低渔具的阻力一般可通过网目大型化以及渔具材料性能的提高（达到减细网线粗度的目的）等方式来实现［2］。

1材料与方法

1.1试验材料

1.1.1母型网

母型网为浙江较为典型的规格为1 296 m×181.11 m（159.6 m）的大网目单船底拖网，网口圆周目数为72目，网口网目尺寸为18 m，周长为1 296 m，网具总长度为181.11 m，上下纲长度分别为159.6 m和160.8 m。

1.1.2试验模型网

模型网根据《拖网模型水池试验方法》标准中渔具模型试验准则进行换算［3］。由于大网目拖网网口目数少，网目尺寸大，因此模型网的网口目数在设计中与母型网保持一致，依据母型网主要结构参数（L/C、S1/ S2、Lb/L等）进行模型网具设计制作及调整［4］，模型网主要结构参数见表1，模型网参数配合见表2，模型网规格参数见表3。模型网大尺度比λ=35，小尺度比λ′=9。

表1　主要结构参数值Tab.1　The main structural parameters

表2　模型网参数配合表Tab.2　The parameters with table of model net

1.2试验水槽和仪器

拖网模型试验地点：上海东海水产研究所拖网模型试验水槽进行；模型试验水槽主尺度：90 m（长）×6 m（宽）×3 m（深）；测速仪：光电测速仪，精度±0.01%；拖车速度范围：0.1～4.0 m/s，相对精度P≤1%；测力传感器：量程200 N，非线性误差0.04%F.S.C；网位仪：FE—6300型网位测深仪（日本制造），其距离分辨率为30 mm。

1.3试验方法

本试验选择长周比、上下纲长度比、网身全长比三种因素进行研究，考察三种因素对渔具性能的影响程度，通过正交实验法优化三种因素配合型式，提高渔具的水动力性能。试验分两个阶段，第一阶段试验研究三种因素对渔具的影响关系，第二阶段试验验证优化网具的水动力性能。

表3　模型网的主要规格参数Tab.3　The main specification parameters of model net

2结果与分析

2.1正交试验结果

表4为正交试验结果分析。从中我们可以看出，第一阶段试验中，5号网具有较好的网口垂直扩张和较低的能耗系数，综合分析具有较优异的水动力性能。从极差的大小来看，上下纲长度比对于网具的水动力性能影响较大，其次为长周比，最后为网身全长比。对实验结果进行分析，比较好的配合型式可能是A2B3C1。

表4　正交试验表及试验指标分析Tab.4　Orthogonal test table and test index analysis

2.2优化试验结果

为了验证这一型式，根据较好的配合型式，设计制作优化拖网，进行模型试验，试验编号10。能耗系数试验结果比较如图1，网口扫海面积比较如图2，网具阻力比较如图3，网口垂直扩张比较如图4。

拖网滤过单位水体所消耗的功力为能耗系数。能耗系数是渔具水动力性能的重要指标，能耗系数越小说明其网具综合性能越好。从图1中可以看出验证网的能耗系数相对最小，表明其渔具综合水动力性能比较优越。

一般来说，假设鱼群在海中的分布是均衡的，扫海面积越大，意味着渔具性能越好。从图2可以看出，验证网的扫海面积最大。其次为九号网和六号网。

图4所示为网口高度随拖速的变化，由图中可以看出，验证网（实验号为10）网口高度优势较大，九号网次之。对于捕捞近底层鱼类，网口垂直扩张大，有利于提高渔获效率。但是对于贴地鱼类，网口垂直扩张大并不意味着能提高产量，需要根据捕捞对象综合分析考虑，合理确定网口高度。

图1　10种拖网不同速度条件下的能耗系数比较Fig.1　Coefficient of energy consumption under 10 kinds of different speeds trawl compare conditions

图2　10种拖网在不同速度条件下的网口扫海面积比较Fig.2　Sweeping the sea area under 10 kinds of different speeds trawl compare conditions

图3　10种拖网在不同速度条件下的阻力比较Fig.3　Resistance under 10 kinds of different speeds trawl compare conditions

图4　10种拖网在不同速度条件下的网口垂直扩张比较Fig.4　Vertical expansion of the net mouth height under 10 kinds of different speeds trawl compare conditions

3节能渔具海上作业示范

拖网渔具的节能包含两个方面，一方面拖网渔具制作材料的节约，另一方面拖网作业时能源消耗的减少。为此，我们首先采取不改变渔具的结构与参数，仅应用高性能渔用网线新材料，比较网具制作材料消耗量［5，6］。并在此基础上，使用优化网具进行节能效果海上对比试验。

3.1材料比较

选择一顶试验网具828 m×226 m（117.9 m），分别应用普通聚乙烯和高强度聚乙烯网线，根据同等强力原则，选择网线，材料消耗见表5。从表中可看出，通过应用高强度聚乙烯网线，在同等（或大于）强力的情况下，网线材料的消耗可以节约34%左右。由于大网目部分，虽然强力已经达到同等水平，但考虑到磨损以及工艺的要求，网线粗度并不是单纯与强力指标对应，通常选择略粗一点的网线，因此，在表中反映出粗规格的网线节约率低于细规格网线。

3.2网具节能效果比较

为了获取高强度聚乙烯材料制作的网具的实际节能效果，开展了海上比较试验。试验渔船与对比船基本数据见表6。

由于两组试验船功率存在差异，因此单纯比较数据的绝对值显得偏颇，为了缩小产生的差异，同时比较吨油产量和产值。通过比较（表7），吨油产量试验船略低于对比船（约6%），但是吨油产值有明显的提升（幅度约在35%）。综合考虑来看，采用高强度聚乙烯网线制成的网具还是具有明显的优势，从投入产出来看，节能效应较为明显。

4讨论

通过正交试验和优化试验来看，在2.5～3.5 kn拖速下，10种拖网都随着拖速的增加，网具阻力逐渐增大、网口扫海面积逐渐减小、网口垂直扩张高度逐渐降低。拖网渔具是一种需要依靠渔船动力拖曳来进行操作的过滤性渔具，不能单从网口扫海面积、网具阻力或者网口垂直扩张来看其性能优势。能较好描述拖网捕捞效率的方法是用数值表达拖网滤过单位水体所消耗的能量。能耗系数就是表达其所消耗能量的物理量［7］，验证网的能耗系数相对最小。

随着渔业节能减排工作的开展，渔具节能的课题也提上日程。用高强度聚乙烯网来代替普通聚乙烯网，网具的能耗系数优势明显，从模型试验结果来看，可明显提高拖网渔具的性能。使用高强度绳网等节能型网具材料产品后，每顶网的绳网用量减少，同时由于绳索直径、网线粗度明显减小，网具在捕捞作业时的拖曳阻力或水阻力明显下降，降低了单位渔获的燃油消耗，在相同的燃油消耗下增加了产值，捕捞生产效率得到明显提高。在拖网渔具、张网网具生产中使用节能型网具材料产品，不仅能减少网具材料消耗量，而且能明显降低生产能耗、提高捕捞生产效率，可促进拖网渔业等捕捞业向高效、节能和气候友好型方向发展。

从发展的趋势来看，研制高效低耗、有效保护资源、减少环境污染的新型渔具渔法、渔具材料是今后的发展方向，并推动整个海洋捕捞产业向节能型、环保型和可持续方向发展。

表5　分别采用高强度与普通聚乙烯材料网具材料消耗比较（单位：kg）Tab.5　Using high strength and common polyethylene net material consumption comparison

表6　试验船与对比船基本情况Tab.6　Basic situation of test ship and contrast ship

表7　试验船与对比船海上生产节能试验数据对比Tab.7　Comparison of energy saving test data for offshore production of test ship and contrast ship

参考文献：

［1］宋海棠，俞存根，薛利建，等.东海经济虾蟹类［M］.北京:海洋出版社，2006.

［2］陈学忠，王鲁民.高强度聚乙烯拖网网具性能的研究［J］.中国水产科学，1999（1）:112-116.

［3］佘显炜.计算渔具力学导论［M］.上海:上海科学技术文献出版社，2001:9.

［4］佘显炜，虞聪达.渔具力学［M］.杭州:浙江科学技术出版社，2004:206-215.

［5］王鲁民，胡萍，施锦飞，等.渔用高强度聚乙烯材料研究［J］.水产学报，1998（S1）:41-46.

［6］周爱忠，张禹，郁岳峰，等.聚乙烯编织线替代普通聚乙烯捻线对拖网性能的影响［J］.海洋渔业，2013，35（1）:95-101.

［7］陈雪忠，郁岳峰.四片式中层拖网主要部件尺寸变化对其性能的影响［J］.水产学报，1997（1）:49-56.

中图分类号：S972.13

文献标识码：A

文章编号:1008-830X（2016）01-0052-05

收稿日期：2015-11-13 基金项目：浙江省海洋渔业装备技术研究重点实验室开放基金（MFET201411）；浙江省教育厅项目（Y201432061）；浙江海洋学院大学生科技创新项目（xj201509）.

作者简介：吴勇（1988-），男，浙江建德人，硕士，研究方向：渔具材料，渔业装备.E-mail:reger02@vip.qq.com 通讯作者：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