拖网渔船稳性指标统计分析

赵炳雄，严谨，黄技

（广东海洋大学海洋工程学院，广东 湛江 524088）

我国海洋经济的快速发展和人民对于海产品需求的日益增加，大力推动了渔业经济的发展。我国海洋鱼类资源丰富，过去五年海洋捕捞产值呈上升趋势，2019 年海洋捕捞产值2116.02 亿元，占渔业产值的16.35%[1]。从捕捞产量（图1）和渔船作业类型（图2）来看，拖网渔船是目前海洋捕捞主要工具。拖网渔船安全性对于渔民的财产和人身安全十分重要，从2019 年的统计数据显示渔业灾情共沉船199 艘，死亡、失踪和重伤人数8 人，直接经济损失156.37 亿元。统计资料和数据表明船舶发生事故的主要原因之一是船舶的失稳进而导致船舶失去控制[2]。

图1 不同渔具的海洋捕捞产量比例

图2 不同作业类型海洋机动渔船的比例

拖网渔船由于主尺度较小，空间狭窄，并且捕捞甲板机械较多，操作复杂，在风浪天气容易发生失稳，海洋渔船往往需要在相当严酷的海况和气象条件下进行作业，所以对稳性的要求极高。渔民长期在海上开展捕捞作业，渔船横摇周期的快慢直接影响作业和生活的舒适度，也影响人员活动的安全性。在我国的渔业发展中，拖网捕鱼是一种效果好、适用范围广的捕鱼方法，因此研究拖网渔船的稳性对其发展有着重大的意义。

1 渔船稳性研究现状分析

船舶稳性是渔船的最基本性能，早期学者、专业技术人员及企业单位通过统计各种海损事故船舶的稳性指标，集中研究船舶静稳性参数,如初稳性高度、复原力臂曲线的特征值等，提出相应的界限，作为控制船舶稳性的标准，这些标准仍然是现在判断船舶稳性的主要内容之一。近年来各相关单位和企业不断完善渔船稳性的规定，中国海事局发布《国内海洋渔船法定检验技术规则（2019）》[3]和《远洋渔船法定检验技术规则（2019）》[4]明确了在国内和远洋作业的海洋渔船完整稳性校核的要求。邵峰等[5]结合有关的文献资料、规则和例子分析了钢质海洋渔船失稳事故的多方面原因，提出了实船检验方法对提高船舶建造水平的积极意义。林海[6]通过国内和远洋渔船稳性衡准的数学模型比较了两者稳性指标的差异，总结渔船稳性校核的注意事项，并分析了纵倾对稳性的影响。项立扬等[7]以南极磷虾捕捞加工远洋渔船为对象，对比分析了远洋渔船规范稳性衡准的要求，探讨了远洋渔船的特殊作业工况，为我国高性能远洋渔船的安全评估提供了技术支撑。

2 稳性指标统计分析方法

2.1 初稳性高

初稳性高GM 是衡量船舶稳性的重要指标，初稳性高越大，那么复原力矩也随之变大，抵抗倾覆力矩的作用也越大。根据《船舶设计实用手册》[8]船长在70m 以内的船舶的初稳性高可按照公式（1）计算。初稳性高GM 与型宽B、横摇周期TΦ、横摇系数f 之间存在一定的关系，可结合拖网渔船在不同装载工况下的样本数据，探讨组合参数（B/TΦ)2与初稳性高GM 的关系。

2.2 横摇周期

横摇周期TΦ反映渔船在波浪中摇晃的剧烈程度，横摇周期越大的渔船在波浪环境中越平稳，可参考《远洋渔船法定检验技术规则（2019）》[4]公式（2）计算。公式显示横摇周期TΦ与初稳性高GM 和船宽B 有关，存在经验参数C。可通过渔船型宽B 和初稳性高GM 等样本数据，拟合横摇周期TΦ的经验参数。

2.3 横摇角

2.4 最大复原力臂

根据《船舶设计实用手册》[8]中得到复原力臂l 与船舶的主尺度参数Lpp、B、D、排水量△与设计吃水d有关系，可通过量纲分析的方法初步得到最大复原力臂lmax的关系式（4），通过渔船样本数据进一步确定相关参数。

3 实船稳性指标统计

3.1 实船基本参数

参考《中国钢质海洋渔船图集》[9]选取15 艘拖网渔船作为研究对象，统计分析出港捕鱼、捕鱼中、满载到港、空载到港四类基本载况的初稳性高、横摇周期、横摇角、最大复原力臂等指标与渔船船长L、船宽B、型深D、吃水d 和方形系数CB等主尺度要素（见表1）之间的关系。

表1 拖网渔船主尺度及船型系数

3.2 稳性指标统计分析

通过提取表1 样本拖网渔船出港捕鱼、捕鱼中、满载到港和空载到港各工况的稳性指标和主尺度要素，结合初稳性高的公式（1）、横摇周期公式（2）、横摇角公式（3）和最大复原力臂（4），运用最小二乘法的拟合得到图3～图6 的稳性指标与主尺度参数之间的关系式。

图3 初稳性高的统计分析图

图4 横摇周期的统计分析图

图5 横摇角的统计分析图

图6 最大复原力臂的统计分析图

4 拖网渔船稳定性指标的影响因素分析

根据初稳性高的统计分析，初稳性高越大渔船的横摇周期就越短，对渔船安全使用不利。实际在船舶建造过程中初稳性高很大的程度上由型宽决定，由经验公式可知型宽增加横摇周期也会增加。由横摇角的经验公式可得重心垂向高度越大则横摇角也越大，会降低船舶的稳性。

拖网渔船稳性设计时可以考虑以下因素：①保证初稳性高的下限增加船宽，使船舶的横摇周期长一些，减缓横摇运动；②B/d 增大横稳心半径BM 也会增加，根据GM=KB+BM-KG 则初稳性高也随之增大致使船舶横摇剧烈，在吃水受到限制的情况下限制渔船的型宽可以满足船舶的稳性要求；③在确定了船舶的B/d 范围后可通过降低渔船重心高度提高渔船的稳性，例如通过设置调节压载水舱或在船底舱内加固定压载。

5 结论

通过分析渔船的稳性指标的经验公式和对多条样本拖网渔船的稳性指标统计分析，可得到以下结论：

（1）大部分拖网渔船的稳性指标可通过相关渔船的规范的经验公式可近似计算。

（2）通过样本渔船的统计分析进一步确定初稳性高、横摇周期、横摇角和最大复原力臂与主尺度要素的关系，对于拖网渔船的设计和分析提供一定的参考。

（3）拖网渔船在设计时应该充分考虑稳性指标与各主尺度要素之间的关系，统筹设计出具有优良稳性的拖网渔船。