周愛(ài)忠，馮春雷，張 勛，王永進(jìn)

（中國(guó)水產(chǎn)科學(xué)研究院東海水產(chǎn)研究所，農(nóng)業(yè)部東海與遠(yuǎn)洋漁業(yè)資源開(kāi)發(fā)利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，上海 200090）

調(diào)整作業(yè)參數(shù)對(duì)小網(wǎng)目南極磷蝦拖網(wǎng)水動(dòng)力性能的影響

周愛(ài)忠，馮春雷，張 勛，王永進(jìn)

（中國(guó)水產(chǎn)科學(xué)研究院東海水產(chǎn)研究所，農(nóng)業(yè)部東海與遠(yuǎn)洋漁業(yè)資源開(kāi)發(fā)利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，上海 200090）

小網(wǎng)目南極磷蝦拖網(wǎng)有規(guī)格小、操作方便、起放網(wǎng)省時(shí)的特點(diǎn)。針對(duì)規(guī)格為185.4 m×97.5 m（41.8 m）的小網(wǎng)目南極磷蝦拖網(wǎng)的水平擴(kuò)張、浮力、重錘重量、沉力、空綱長(zhǎng)度5個(gè)作業(yè)參數(shù)，分別進(jìn)行3～6次調(diào)整試驗(yàn)，測(cè)試阻力和網(wǎng)口高度，并比較能耗系數(shù)。結(jié)果表明：在下綱端部間距分別為16.65、18.75、20.85 m 3種水平擴(kuò)張下，擴(kuò)大水平擴(kuò)張可引起網(wǎng)口高度下降，但阻力上升的幅度不大，能耗系數(shù)變化不明顯；隨著浮力的增加，網(wǎng)具阻力、網(wǎng)口高度均呈上升趨勢(shì)，低拖速下增加浮力對(duì)網(wǎng)口高度的提升效果更明顯，浮力增加可使網(wǎng)具的能耗系數(shù)下降，但在浮力達(dá)到19.6 kN后，再增加浮力能耗系數(shù)反而有所升高；增加重錘重量和在下中綱處增加沉力對(duì)網(wǎng)具阻力的影響效果相近，均呈上升趨勢(shì)，增加重錘重量對(duì)網(wǎng)口高度的提升表現(xiàn)在低拖速時(shí)，隨著拖速的上升網(wǎng)口高度的提升作用下降；增加沉力可提升網(wǎng)口高度，但在沉力達(dá)到14.36 kN后，再增加沉力對(duì)網(wǎng)口高度的提升效果不明顯，能耗系數(shù)反而上升；空綱長(zhǎng)度從66 m增加到84 m可明顯提高網(wǎng)口高度，而網(wǎng)具阻力上升不明顯，能耗系數(shù)呈下降趨勢(shì)。

小網(wǎng)目；南極磷蝦拖網(wǎng)；作業(yè)參數(shù)；水動(dòng)力性能

南極磷蝦是在南極水域棲息磷蝦種類(lèi)的統(tǒng)稱(chēng)，其中數(shù)量最多的種類(lèi)南極大磷蝦（Euphausia superba）是地球上資源量最大的單種生物之一，據(jù)估算，其生物量為（6.5～10.0）×108t［1－2］，可捕量是世界現(xiàn)有漁業(yè)產(chǎn)量的1倍以上，具有巨大的開(kāi)發(fā)和利用潛力。在世界海洋漁業(yè)資源普遍衰退的背景下，南極磷蝦資源日益受到世界各國(guó)關(guān)注［3－5］。

目前，南極磷蝦的捕撈主要以單船中層拖網(wǎng)為主，我國(guó)的磷蝦拖網(wǎng)作業(yè)漁船均從捕撈狹鱈或竹箂魚(yú)的大型中層拖網(wǎng)漁船［6］經(jīng)一定的改造而成，我國(guó)使用的磷蝦拖網(wǎng)最初也從大網(wǎng)目變水層拖網(wǎng)改進(jìn)而來(lái)，其網(wǎng)口網(wǎng)目尺寸雖有一定的縮小，但仍達(dá)到8 m，網(wǎng)口周長(zhǎng)可達(dá)800 m左右。為了捕撈南極磷蝦這種個(gè)體很小的捕撈對(duì)象，在其網(wǎng)身的中后部設(shè)置小網(wǎng)目?jī)?nèi)網(wǎng)，這種設(shè)計(jì)由于網(wǎng)具后部的阻力太大，網(wǎng)口規(guī)格雖大但不能充分?jǐn)U張，起放網(wǎng)操作費(fèi)時(shí)，實(shí)際作業(yè)效果一般。

上世紀(jì)八十年代，日本曾經(jīng)使用小網(wǎng)目（網(wǎng)口網(wǎng)目尺寸為0.1 m左右）中層拖網(wǎng)捕撈南極磷蝦取得成功，以后歷年的捕撈雖對(duì)網(wǎng)具有一定改進(jìn)，但網(wǎng)具的主要結(jié)構(gòu)變化不大。韓國(guó)、智利等國(guó)也或引用日本經(jīng)驗(yàn)或自主開(kāi)發(fā)、設(shè)計(jì)使用小網(wǎng)目中層拖網(wǎng)捕撈南極磷蝦。2013年我國(guó)遼寧省大連海洋漁業(yè)集團(tuán)公司使用從日本引進(jìn)的網(wǎng)口網(wǎng)目尺寸為240 mm拖網(wǎng)捕撈南極磷蝦獲得成功，引起我國(guó)大型中層拖網(wǎng)漁船捕撈南極磷蝦企業(yè)的重視。國(guó)內(nèi)對(duì)大網(wǎng)目磷蝦拖網(wǎng)的水動(dòng)力性能有一定的研究，也對(duì)調(diào)整作業(yè)參數(shù)進(jìn)行過(guò)試驗(yàn)［7－8］，但尚無(wú)調(diào)整作業(yè)參數(shù)對(duì)小網(wǎng)目磷蝦拖網(wǎng)的水動(dòng)力性能的研究報(bào)道，生產(chǎn)實(shí)踐中對(duì)此種網(wǎng)具的作業(yè)參數(shù)如何調(diào)整沒(méi)有依據(jù)。本文針對(duì)規(guī)格為185.4 m×97.5 m（41.8 m）的小網(wǎng)目南極磷蝦拖網(wǎng)的水平擴(kuò)張、浮力、重錘重量、沉力、空綱長(zhǎng)度5個(gè)作業(yè)參數(shù)，分別進(jìn)行3～6次調(diào)整試驗(yàn)，測(cè)試其阻力和網(wǎng)口高度變化，并以能耗系數(shù)比較網(wǎng)具的性能，研究適合我國(guó)小網(wǎng)目南極磷蝦拖網(wǎng)主要作業(yè)參數(shù)的范圍或最佳值，以期為合理調(diào)配各作業(yè)參數(shù)、提高作業(yè)性能、增加捕撈效率提供技術(shù)支撐，為此種漁具的自主設(shè)計(jì)和生產(chǎn)實(shí)踐提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和參考。

1 材料與方法

1.1 原型網(wǎng)與模型網(wǎng)

試驗(yàn)選用網(wǎng)具規(guī)格為185.4 m×97.5 m（41.8 m）南極磷蝦拖網(wǎng)作為原型網(wǎng)，網(wǎng)口網(wǎng)目尺寸為240 mm。

模型網(wǎng)根據(jù)SC/T4014—1997《拖網(wǎng)模型水池試驗(yàn)方法》標(biāo)準(zhǔn)中漁具模型試驗(yàn)準(zhǔn)則I進(jìn)行模型網(wǎng)換算［9］。模型網(wǎng)網(wǎng)片的結(jié)構(gòu)與原型網(wǎng)相同，網(wǎng)身為十片式，由6片背、腹網(wǎng)和4片側(cè)網(wǎng)衣組成，模型網(wǎng)衣材料為PA，網(wǎng)線直徑0.50 mm，依據(jù)試驗(yàn)水池規(guī)格條件，取大尺度比λ為15，小尺度比λ′為9。實(shí)物材料主要為PE和PA，模型材料全部采用PA，模型材料的比重與實(shí)物有所不同，但對(duì)試驗(yàn)結(jié)果影響相當(dāng)?。?0］，試驗(yàn)結(jié)果與分析均忽略此影響。按照SC/T4011—1995《拖網(wǎng)模型制作方法》制作成模型網(wǎng)具［11］，模型網(wǎng)圖見(jiàn)圖1。另外，在模型網(wǎng)網(wǎng)身的后2段襯有內(nèi)網(wǎng)，網(wǎng)目尺寸為10 mm，材料為PA無(wú)結(jié)網(wǎng)衣。

圖1 模型網(wǎng)示意圖Fig.1 Net draw ing of themodel traw l

1.2 試驗(yàn)設(shè)備

拖網(wǎng)模型試驗(yàn)在東海水產(chǎn)研究所漁具模型試驗(yàn)靜水池進(jìn)行，水池規(guī)格為：90 m×6 m×3 m，水池北端設(shè)置消波器。拖車(chē)驅(qū)動(dòng)電機(jī)功率為7.5 kW×4，拖速范圍0.1～4.0 m·s－1，配有微處理機(jī)調(diào)速系統(tǒng)，勻速精度P≤1%。光電測(cè)速儀精度為±0.01%。測(cè)力傳感器量程為200 N，非線性誤差為量程的0.05%。網(wǎng)高儀為中海達(dá)測(cè)繪儀器公司HD-27T型網(wǎng)位測(cè)深儀，距離分辨率30 mm。

1.3 試驗(yàn)方法

模型試驗(yàn)?zāi)M至空綱，測(cè)力拖曳點(diǎn)為空綱末端。每組試驗(yàn)拖速?gòu)?.03 m·s－1至2.31 m· s－1共分6檔，每檔間隔：0.257 m·s－1（0.5 kn）。試驗(yàn)選擇水平擴(kuò)張、浮力、沉力、重錘重量、空綱長(zhǎng)度5個(gè)作業(yè)參數(shù)，分別進(jìn)行3～6次調(diào)整試驗(yàn)，各試驗(yàn)組的參數(shù)設(shè)置見(jiàn)表1。考慮到網(wǎng)具下綱的端部已配置有較重的重錘，本次試驗(yàn)沉力的調(diào)整主要集中于網(wǎng)具的下中綱及其相鄰的三拼口處，表中沉力為水中的重力。大網(wǎng)目南極磷蝦拖網(wǎng)袖端一般設(shè)有叉綱，本次試驗(yàn)的小網(wǎng)目南極磷蝦拖網(wǎng)沒(méi)有設(shè)置叉綱，以上、下空綱連接單手綱后與網(wǎng)板相連。

1.4 數(shù)據(jù)處理

實(shí)物網(wǎng)受力（F1）與試驗(yàn)網(wǎng)受力（F2）的力學(xué)比例關(guān)系為：

式（1）中，λ─大尺度比，λ′─小尺度比實(shí)物網(wǎng)網(wǎng)口高度由模型網(wǎng)網(wǎng)口高度與大尺度比相乘得到。實(shí)物網(wǎng)的能耗系數(shù)計(jì)算公式為：

式（2）中，Ce─實(shí)物在某個(gè)設(shè)定拖速下的能耗系數(shù)（kW·h·10－4·m－3）；Fsj─實(shí)物在該拖速下的計(jì)算阻力（kN）；Hsj─實(shí)物在該拖速下的計(jì)算網(wǎng)口高度（m）；Lxs─實(shí)物的袖端水平擴(kuò)張（m）。

2 結(jié)果與分析

2.1 水平擴(kuò)張對(duì)試驗(yàn)網(wǎng)性能影響

2.1.1 對(duì)阻力和網(wǎng)口高度的影響

下綱端部間距為16.65、18.75、20.85 m 3個(gè)水平擴(kuò)張用L/S（下綱端部的間距/下綱長(zhǎng)度）表示分別對(duì)應(yīng)為：0.40、0.45、0.50，不同速度下水平擴(kuò)張對(duì)試驗(yàn)網(wǎng)的阻力和網(wǎng)口高度影響結(jié)果見(jiàn)圖2。由圖2可見(jiàn)，試驗(yàn)網(wǎng)水平擴(kuò)張的改變對(duì)網(wǎng)具的阻力和網(wǎng)口高度均有一定的影響，隨著網(wǎng)具水平擴(kuò)張的增大，網(wǎng)具的網(wǎng)口高度有明顯的下降，網(wǎng)具的阻力有一定的上升，但幅度較小。磷蝦拖網(wǎng)作業(yè)時(shí)的平均拖速約為1.54 m·s－1，在此拖速下，L/S＝0.4時(shí)網(wǎng)口高度為15.58 m，阻力為143.47 kN；而L/S＝0.5時(shí)網(wǎng)口高度為13.23 m，阻力為151.59 kN。即試驗(yàn)網(wǎng)在此拖速下水平擴(kuò)張擴(kuò)大4.2 m后，網(wǎng)口高度下降2.35 m，下降幅度為15.08%；網(wǎng)具阻力上升8.12 kN，上升了5.66%。

2.1.2 對(duì)能耗系數(shù)的影響

不同的拖速下，3種水平擴(kuò)張的能耗系數(shù)見(jiàn)表2。由表2可見(jiàn)，3種水平擴(kuò)張?jiān)谕煌纤傧碌哪芎南禂?shù)均較為接近，水平擴(kuò)張L/S＝0.45在各拖速下的能耗系數(shù)稍高。拖速為1.54 m·s－1，當(dāng)L/S＝0.45，能耗系數(shù)為1.994 kW·h·（104m3）－1，當(dāng)L/S＝0.50，能耗系數(shù)為1.908 kW ·h·（104m3）－1，能耗系數(shù)較L/S＝0.45時(shí)小4.5%。

表1 各試驗(yàn)系列的參數(shù)值Tab.1 Parameters of each test series

圖2 3種水平擴(kuò)張?jiān)诓煌纤傧碌淖枇途W(wǎng)口高度的變化Fig.2 Changes of resistance and net opening at 3 levels of expansion under different tow ing speeds

表2 3種水平擴(kuò)張?jiān)诓煌纤傧碌哪芎南禂?shù)Tab.2 Energy consum ption coefficient at 3 levels of expansion under different tow ing speeds

2.2 浮力對(duì)試驗(yàn)網(wǎng)性能影響

2.2.1 對(duì)阻力和網(wǎng)口高度的影響

圖3是試驗(yàn)網(wǎng)配置不同浮力在不同拖速下的網(wǎng)具阻力和網(wǎng)口高度，由圖3可見(jiàn)，改變浮力可明顯影響網(wǎng)口高度和網(wǎng)具的阻力：試驗(yàn)網(wǎng)配置的浮力越大，網(wǎng)具的網(wǎng)口高度相對(duì)越高；但小浮力或甚至無(wú)浮力，網(wǎng)具受水流和下綱的沉力作用可以擴(kuò)張，也可有10 m左右的網(wǎng)口高度。低速時(shí)浮力的增加對(duì)網(wǎng)口高度的提升作用大于高拖速時(shí)。相同拖速下，隨著浮力的增加，網(wǎng)具的阻力有不同程度的增大，但與網(wǎng)口高度的變化情況不同，阻力的增大幅度在高拖速時(shí)大于低拖速時(shí)。拖速為1.54 m·s－1時(shí)，當(dāng)浮力為0.83 kN，網(wǎng)口高度為10.56 m，阻力為133.97 kN；當(dāng)浮力為19.6 kN，網(wǎng)口高度為16.42 m，阻力為183.11 kN。試驗(yàn)中配置最小浮力和最大浮力，網(wǎng)口高度相差5.86 m，阻力相差49.14 kN。

圖3 6種浮力在不同拖速下網(wǎng)具阻力和網(wǎng)口高度的變化Fig.3 Changes of resistance and net opening at 6 buoyancy under different tow ing speeds

2.2.2 對(duì)能耗系數(shù)的影響

表3是試驗(yàn)網(wǎng)不同浮力配置在不同拖速下的能耗系數(shù)，由表3可見(jiàn)，隨著拖速的上升，試驗(yàn)網(wǎng)的能耗系數(shù)呈上升趨勢(shì)。為方便比較，把表3各浮力在6種試驗(yàn)拖速下的能耗系數(shù)值求平均后表示為圖4，由圖4可見(jiàn)，試驗(yàn)網(wǎng)的能耗系數(shù)隨著浮力的增加有降低的趨勢(shì)，在浮力配置較小時(shí)，能耗系數(shù)較高，隨著浮力的增加，能耗系數(shù)雖可能由于試驗(yàn)誤差的原因有起伏，但總體呈下降趨勢(shì)，當(dāng)浮力達(dá)到19.6 kN時(shí)，試驗(yàn)拖速下能耗系數(shù)的平均值最小，如再在此基礎(chǔ)上增加浮力，則能耗系數(shù)反而有所升高。

圖4 不同浮力的平均能耗系數(shù)變化Fig.4 Average energy consumption coefficient at different buoyancy

表3 6種浮力在不同拖速下的能耗系數(shù)Tab.3 Energy consum ption coefficient at 6 buoyancy under different tow ing speeds

2.3 重錘對(duì)試驗(yàn)網(wǎng)性能影響

2.3.1 對(duì)阻力和網(wǎng)口高度的影響

不同拖速下，重錘對(duì)南極磷蝦拖網(wǎng)阻力和網(wǎng)口高度的影響見(jiàn)圖5。由圖5可見(jiàn)，在試驗(yàn)的3種不同重量下，重錘對(duì)試驗(yàn)網(wǎng)網(wǎng)口高度的提升在低拖速段有明顯的作用，但在拖速提高后，作用逐漸下降，當(dāng)拖速達(dá)到2.06 m·s－1時(shí)，三者的網(wǎng)口高度已相當(dāng)接近。而阻力的情況則正好相反，在低拖速時(shí)，三者的阻力接近，在高拖速時(shí)阻力曲線則有分散的趨勢(shì)。

圖5 重錘對(duì)網(wǎng)具阻力和網(wǎng)口高度的影響Fig.5 Effect on resistance and net opening at different heavy bob

2.3.2 對(duì)能耗系數(shù)的影響

不同拖速下，試驗(yàn)網(wǎng)重錘3種不同重量配置的能耗系數(shù)見(jiàn)表4。由表4可見(jiàn)，在低拖速時(shí)，重錘重量為兩邊各500 kg的能耗系數(shù)較低，而拖速高時(shí)則相反。當(dāng)拖速為1.03 m·s－1時(shí)，兩邊各500 kg重錘的能耗系數(shù)為0.729 kW·h·（104m3）－1，而無(wú)重錘時(shí)為0.803 kW·h·（104m3）－1，兩邊各安裝500 kg重錘的能耗系數(shù)較無(wú)重錘時(shí)可下降9.21%；而在拖速為2.31m· s－1時(shí)，兩邊各500 kg重錘的能耗系數(shù)為5.001 kW·h·（104m3）－1，而無(wú)重錘時(shí)為4.687 kW·h ·（104m3）－1，兩邊各安裝500 kg重錘的能耗系數(shù)較無(wú)重錘時(shí)上升6.70%。

表4 重錘對(duì)試驗(yàn)網(wǎng)能耗系數(shù)的影響Tab.4 Energy consumption coefficient at different heavy bob

2.4 沉力對(duì)試驗(yàn)網(wǎng)性能影響

2.4.1 對(duì)阻力和網(wǎng)口高度的影響

圖6是不同沉力下試驗(yàn)網(wǎng)的阻力和網(wǎng)口高度，由圖6可見(jiàn)，隨著沉力的增加，網(wǎng)具的網(wǎng)口高度和阻力都有一定的增加。圖6中沉力為14.36、16.53 kN兩種浮力配置下網(wǎng)口高度曲線交錯(cuò)在一起，除了可能有一定的讀數(shù)誤差之外，網(wǎng)口高度的變化不明顯也是原因之一，說(shuō)明試驗(yàn)網(wǎng)達(dá)到一定的沉力后，再少量增加沉力對(duì)網(wǎng)口的提升效果已不明顯。

2.4.2 對(duì)能耗系數(shù)的影響

表5是3種不同沉力配備下，試驗(yàn)網(wǎng)在不同拖速下的能耗系數(shù)。由表5可見(jiàn)，適當(dāng)增加網(wǎng)具的沉力，可使能耗系數(shù)下降，但達(dá)到一定的值后，能耗系數(shù)反而有所上升。拖速為1.54 m·s－1時(shí)，當(dāng)沉力為12.18 kN，試驗(yàn)網(wǎng)的能耗系數(shù)為1.973 kW·h·（104m3）－1；當(dāng)沉力為14.36 kN，能耗系數(shù)下降為1.869 kW·h·（104m3）－1，下降5.27%；而當(dāng)沉力為16.53 kN，能耗系數(shù)為1.928 kW·h·（104m3）－1，反而比沉力為14.36 kN時(shí)有所上升。

圖6 3種沉力對(duì)阻力和網(wǎng)口高度的影響Fig.6 Effect on resistance and net opening at 3 sinking forces

表5 3種沉力對(duì)能耗系數(shù)的影響Tab.5 Energy consum ption coefficient at 3 sinking forces

2.5 空綱長(zhǎng)度對(duì)試驗(yàn)網(wǎng)性能的影響

2.5.1 對(duì)阻力和網(wǎng)口高度的影響

空綱的長(zhǎng)度對(duì)試驗(yàn)網(wǎng)的阻力與網(wǎng)口高度的影響見(jiàn)圖7。由圖7可見(jiàn)，試驗(yàn)網(wǎng)采用不同長(zhǎng)度的空綱后，在最低拖速時(shí)，網(wǎng)口高度接近，而隨著拖速的提高，網(wǎng)口高度雖均呈下降趨勢(shì)，但網(wǎng)口高度的差異逐漸明顯，空綱長(zhǎng)度對(duì)網(wǎng)口高度的影響在拖速高時(shí)較明顯。而空綱長(zhǎng)度對(duì)網(wǎng)具阻力的變化則不明顯，在低拖速與高拖速下，隨著空綱長(zhǎng)度的增加，網(wǎng)具阻力雖有一定程度的增加，但變化均不大。拖速為1.54 m·s－1時(shí)，當(dāng)空綱長(zhǎng)度為66 m，網(wǎng)口高度為16.54 m，阻力為173.53 kN；當(dāng)空綱長(zhǎng)度為84 m，網(wǎng)口高度為17.99 m，阻力為174.71 kN，即空綱長(zhǎng)度增加18 m，網(wǎng)口高度可提高8.77%，而網(wǎng)具阻力僅增加了0.68%。

圖7 4種空綱長(zhǎng)度對(duì)網(wǎng)具阻力和網(wǎng)口高度的影響Fig.7 Effect on resistance and net opening at 4 bridle lengthes

2.5.2 對(duì)能耗系數(shù)的影響

表6是不同拖速下4種空綱長(zhǎng)度試驗(yàn)網(wǎng)的能耗系數(shù)，由表6可見(jiàn)，在相同的拖速下，隨著空綱長(zhǎng)度的增加，試驗(yàn)網(wǎng)的能耗系數(shù)有不同程度的下降。拖速為1.54 m·s－1時(shí)，當(dāng)空綱長(zhǎng)度為66 m，試驗(yàn)網(wǎng)的能耗系數(shù)為1.943 kW·h·（104m3）－1；當(dāng)空綱長(zhǎng)度為84 m，能耗系數(shù)下降為1.798 kW·h·（104m3）－1，下降7.46%。

表6 4種空綱長(zhǎng)度下試驗(yàn)網(wǎng)的能耗系數(shù)Tab.6 Energy consumption coefficient at 4 bridle lengthes

3 討論

本試驗(yàn)表明，改變網(wǎng)具的水平擴(kuò)張對(duì)網(wǎng)具的阻力、網(wǎng)口高度和能耗系數(shù)均有一定的影響，在相同的拖速下，由于增大水平擴(kuò)張會(huì)使網(wǎng)具的網(wǎng)口高度下降，阻力上升，因此，改變水平擴(kuò)張對(duì)網(wǎng)具能耗系數(shù)的影響較為復(fù)雜，同時(shí)可能由于試驗(yàn)中的誤差，試驗(yàn)參數(shù)水平下改變水平擴(kuò)張對(duì)能耗系數(shù)的影響較小，變化趨勢(shì)不明顯，本次試驗(yàn)未能得出趨勢(shì)性結(jié)論。事實(shí)上，國(guó)外對(duì)南極磷蝦行為的研究認(rèn)為，南極磷蝦對(duì)網(wǎng)具的網(wǎng)袖反應(yīng)不敏感，網(wǎng)袖對(duì)捕撈對(duì)象的聚集效果可能不太明顯。因此，假設(shè)小網(wǎng)目南極磷蝦拖網(wǎng)網(wǎng)口部位的截面為橢圓，則較大的水平擴(kuò)張時(shí)橢圓代表水平擴(kuò)張的長(zhǎng)軸增大，而代表網(wǎng)口高度的短軸則縮短，網(wǎng)口部位的截面面積增加不明顯。從試驗(yàn)結(jié)果來(lái)看，試驗(yàn)網(wǎng)具在達(dá)到一定的水平擴(kuò)張后（如本試驗(yàn)L/S＝0.40），繼續(xù)擴(kuò)大網(wǎng)具的水平擴(kuò)張對(duì)網(wǎng)具性能的提升不明顯。南極磷蝦拖網(wǎng)作業(yè)時(shí)拖速較低，為使網(wǎng)具有一定的水平擴(kuò)張，網(wǎng)板的面積和規(guī)格已很大，如自主設(shè)計(jì)磷蝦拖網(wǎng)時(shí)，可適當(dāng)縮小網(wǎng)具的設(shè)計(jì)水平擴(kuò)張，不必追求L/S參數(shù)達(dá)到0.40以上。

浮力的配備對(duì)網(wǎng)口高度的影響明顯，有研究認(rèn)為，在不影響操作的條件下，浮、沉力配備越大，越有利于提高網(wǎng)具性能［12］。試驗(yàn)時(shí)觀察模型網(wǎng)，當(dāng)浮力較小時(shí)，試驗(yàn)網(wǎng)網(wǎng)口高度較低，在作業(yè)拖速下，側(cè)網(wǎng)中綱部位網(wǎng)衣局部有冗余，高拖速時(shí)網(wǎng)形較扁，網(wǎng)口似扁橢圓。而配置大浮力時(shí)，網(wǎng)口高度高，網(wǎng)口形狀更接近圓形，以試驗(yàn)的網(wǎng)形和能耗系數(shù)的分析來(lái)看，如果漁船拖力足夠，試驗(yàn)網(wǎng)配置19.6 kN的浮力時(shí)網(wǎng)形和捕撈效率較理想。以此推算，此種網(wǎng)具理想的配備浮力占網(wǎng)具作業(yè)拖速下阻力的10%左右，此比例與我國(guó)底拖網(wǎng)的浮力配備相符。

大型中層拖網(wǎng)一般在網(wǎng)具的袖端或叉綱端配置重錘，用以和曳綱長(zhǎng)度、網(wǎng)具沉力等配合使網(wǎng)具到達(dá)一定的水層，并使網(wǎng)具的袖端向下使網(wǎng)具垂直擴(kuò)張，重錘是影響網(wǎng)具性能的主要影響因子［13］。重錘的重量可以視現(xiàn)場(chǎng)對(duì)象的水深等情況調(diào)整，最重可達(dá)下綱端部每邊1 t以上。對(duì)模型的下綱觀察，試驗(yàn)網(wǎng)在不安裝重錘時(shí)，網(wǎng)具下綱的前端部分明顯上翹，在低拖速時(shí)（1.03 m· s－1）和下綱中部形成一個(gè)30°左右的角度。事實(shí)上，由于網(wǎng)具下中綱和靠近下中綱的位置配置的重力占比較大，而兩袖則占比相對(duì)較小，加上空綱對(duì)網(wǎng)具袖端的作用，如果不配置重錘，網(wǎng)具下綱的前端部分上翹則不可避免，但是在高拖速時(shí)，隨著下中綱的提升，上翹的角度可顯著縮小。試驗(yàn)網(wǎng)在每邊配置250 kg重錘后，在低拖速時(shí)上翹的角度縮小，在每邊配置500 kg重錘后，則情況更加得到改善，上翹的角度更小，約10°左右。南極磷蝦拖網(wǎng)作業(yè)時(shí)無(wú)需較高的拖速，能耗系數(shù)的分析認(rèn)為，試驗(yàn)網(wǎng)適當(dāng)配置重錘可以提高網(wǎng)具的性能。在每邊配備了500 kg的重錘后，試驗(yàn)網(wǎng)配置14.36 kN的沉力時(shí)能耗系數(shù)較低。實(shí)際作業(yè)時(shí)的重錘重量和沉力配備應(yīng)根據(jù)作業(yè)水層、浮沉比、網(wǎng)板重量等因素綜合考慮。

空綱長(zhǎng)度對(duì)小網(wǎng)目南極磷蝦拖網(wǎng)的捕撈性能的影響明顯。適當(dāng)?shù)目站V長(zhǎng)度可使網(wǎng)具更充分地垂直擴(kuò)張，但過(guò)長(zhǎng)的空綱也會(huì)造成材料的浪費(fèi)和增加起放網(wǎng)時(shí)間。受水池規(guī)模條件所限，本次試驗(yàn)沒(méi)有進(jìn)行更長(zhǎng)空綱的試驗(yàn)，從模型試驗(yàn)結(jié)果來(lái)看，最長(zhǎng)空綱長(zhǎng)度84 m（空綱長(zhǎng)度為網(wǎng)口周長(zhǎng)的46%）的試驗(yàn)組能耗系數(shù)較低，試驗(yàn)網(wǎng)的空綱長(zhǎng)度似還可適當(dāng)加長(zhǎng)。對(duì)雙船底拖網(wǎng)的試驗(yàn)證明，當(dāng)拖曳速度大于3.5 kn，空綱長(zhǎng)度約為網(wǎng)口周長(zhǎng)的36%［14］。由于試驗(yàn)網(wǎng)具配備的浮、沉力較大，加上相同網(wǎng)具中層拖網(wǎng)網(wǎng)口高度一般高于底拖，此類(lèi)型網(wǎng)具在作業(yè)拖速下的垂直擴(kuò)張系數(shù)較高，網(wǎng)具配備的空綱長(zhǎng)度應(yīng)超過(guò)此比例。

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Influence of ad justment of operation parameters on small-mesh Antarctic krill traw l

ZHOU Ai-zhong，F(xiàn)ENG Chun-lei，ZHANG Xun，WANG Yong-jin
（Key Laboratory of East China Sea and Oceanic Fishery Resources Exploitation，Ministry of Agriculture，East China Sea Fisheries Research Institute，Chinese Academy of Fishery Sciences，Shanghai200090，China）

Antarctic krill trawl with smallmesh has the features of small specification，convenient operation and is timesaving in picking and placing net.In this paper，trawlmodeling testswere conducted with 185.4m ×97.5m（41.8m）Antarctic krill trawl as the prototype，and five operation parameters（horizontal expansion，buoyancy，gravity，hammerweightand bridle length）were chosen to carry outadjustment tests for three to six times respectively.Resistance and height of netmouth were obtained，and coefficient of energy consumption was calculated and compared.Results showed that：at the distance of the end of groundline of 16.65m，18.75m and 20.85m，expanding the horizontal distance can reduce the height of trawl mouth，while the increasing extent of resistance was small.In the adjustment test of buoyancy，both drag and height of net increased with the increasing buoyancy.At low speed，increasing the buoyancy had more apparent effects on the promotion of the height of netmouth，and reduced the energy consumption coefficient of nets，however，after the buoyancy reached 19.6 kN，additional buoyancy could improve the coefficient of energy consumption.Adding theweightof hammer or increasing gravity at themiddle part of groundline had the same impact on the resistance of the trawl.Increasing the weight of hammer made the coefficient of energy consumption down，and improved the height of netmouth only at low velocity，and the impact of improving the height decreased.Adding the gravity could increase the height of trawlmouth，butmore gravity had no apparent influence on the height and the coefficient of energy consumption was lowered after the gravity reached 14.36 kN.When the length of bridle increased from 66 m to 84 m，the height of netmouth was improved apparently，resistance of net had no apparent increasing，and the coefficient of energy consumption trended down.

small-sizemesh；Antarctic krill trawl；operation parameters；Hydrodynamic performance

S 972.13

A

1004－2490（2016）01－0074－09

2015－05－28

國(guó)家科技支撐計(jì)劃課題“南極磷蝦資源開(kāi)發(fā)利用關(guān)鍵技術(shù)集成與應(yīng)用”（2013BAD13B03）

周愛(ài)忠（1969－），助理研究員，主要從事漁具、漁法和模型試驗(yàn)研究。E-mail：774810719＠qq.com

張 勛，研究員。E-mail：zhangx＠ecsf.ac.cn