林 可， 倪 益， 雷 靖， 馬家志， 胡夫祥， 宋偉華

(1 浙江海洋大學(xué)水產(chǎn)學(xué)院，浙江省海洋漁業(yè)裝備技術(shù)研究重點(diǎn)試驗(yàn)室， 浙江 舟山 316022；2 日本東京海洋大學(xué)，日本 東京 1080075)

高強(qiáng)度PA單絲拖網(wǎng)水槽試驗(yàn)研究

林 可1， 倪 益1， 雷 靖1， 馬家志1， 胡夫祥2， 宋偉華1

(1 浙江海洋大學(xué)水產(chǎn)學(xué)院，浙江省海洋漁業(yè)裝備技術(shù)研究重點(diǎn)試驗(yàn)室， 浙江 舟山 316022；2 日本東京海洋大學(xué)，日本 東京 1080075)

強(qiáng)度相同條件下，聚酰胺(PA)單絲網(wǎng)衣的水阻力比聚乙烯(PE)捻線網(wǎng)衣的要小，所以在普通PE網(wǎng)衣拖網(wǎng)中，可以對部分網(wǎng)衣結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)替換高強(qiáng)度PA單絲網(wǎng)衣，以降低拖網(wǎng)阻力，達(dá)到節(jié)能降耗的目的。以蝦拖網(wǎng)為實(shí)物拖網(wǎng)，按照田內(nèi)模型試驗(yàn)準(zhǔn)則，設(shè)計(jì)改進(jìn)型PA網(wǎng)衣的模型拖網(wǎng)，通過水槽模型試驗(yàn)，對比研究改進(jìn)型PA網(wǎng)衣和傳統(tǒng)PE網(wǎng)衣的拖網(wǎng)漁具性能和節(jié)能效果。試驗(yàn)結(jié)果顯示，在相同拖速條件下，水平擴(kuò)張比(L/S)為0.40、0.50、0.60時(shí)，改進(jìn)型模型拖網(wǎng)比對照模型拖網(wǎng)所受阻力分別可降低12.14%、8.11%、6.00%，網(wǎng)口高度分別可提高20.00%、22.09%、25.64%，網(wǎng)口擴(kuò)張系數(shù)分別可提高28.57%、27.27%、30.00%，能耗系數(shù)分別可減少30.61%、29.32%、29.18%。研究表明，高強(qiáng)度PA單絲網(wǎng)衣拖網(wǎng)能起到降低漁具阻力、提高拖網(wǎng)性能的作用，可在漁業(yè)生產(chǎn)中推廣應(yīng)用。

PA單絲拖網(wǎng)模型；水槽對比試驗(yàn)；水阻力；垂直擴(kuò)張

拖網(wǎng)捕撈是海洋漁業(yè)中最為重要的作業(yè)方式之一，其對能源的消耗較大[1-3]。目前，可通過改良船舶性能[4-5]、替換使用新能源或提高燃油效率[6]、優(yōu)化漁具結(jié)構(gòu)和材料[7-9]等科技創(chuàng)新的研發(fā)，改變現(xiàn)有的拖網(wǎng)作業(yè)節(jié)能困境，實(shí)現(xiàn)漁業(yè)節(jié)能減排的目標(biāo)。其中，材料優(yōu)化技術(shù)的研發(fā)應(yīng)用相對更方便，且更易于迅速推廣。高強(qiáng)度纖維材料在拖網(wǎng)漁具中的應(yīng)用較廣。在國外，從20世紀(jì)80年代后期開始，荷蘭DSM公司推出了商品名為Dyneema的超強(qiáng)聚乙烯纖維，其在中層拖網(wǎng)、浮拖網(wǎng)和桁桿拖網(wǎng)上取得了廣泛應(yīng)用[10]。在國內(nèi)，石建高、王魯明等[11-12]對漁用高強(qiáng)度聚乙烯材料、自增強(qiáng)聚乙烯單絲等材料的物理性能進(jìn)行了一定的研究。

聚酰胺單絲(PA單絲)材料具有強(qiáng)度高、彈性好等優(yōu)點(diǎn)[13]，雖然價(jià)格稍高于其他拖網(wǎng)漁具材料，但具有很好的應(yīng)用潛力，是一種較為理想的漁具材料。PA單絲網(wǎng)衣相較于聚乙烯捻線(PE捻線)網(wǎng)衣的水阻力要小，用PA單絲網(wǎng)衣替換拖網(wǎng)中部分PE網(wǎng)衣，可以在不影響成本的前提下降低拖網(wǎng)漁具水阻力，對提高拖網(wǎng)漁具的水動(dòng)力性能以及漁業(yè)的節(jié)能減排，都具有一定的現(xiàn)實(shí)意義[14]。本研究以蝦拖網(wǎng)為實(shí)物拖網(wǎng)，設(shè)計(jì)制作改進(jìn)型PA網(wǎng)衣的模型拖網(wǎng)，通過水槽模型試驗(yàn)，對比研究PA網(wǎng)衣拖網(wǎng)和傳統(tǒng)PE網(wǎng)衣拖網(wǎng)漁具的節(jié)能效果，從而達(dá)到漁具性能優(yōu)化的目的。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)儀器設(shè)備

拖網(wǎng)模型水動(dòng)力試驗(yàn)在浙江海洋大學(xué)漁具模型試驗(yàn)靜水槽進(jìn)行，水槽尺寸130.0 m×6.0 m×4.1m，配備有拖車1部，拖速0.1～6.5 m/s，精度0.1%；網(wǎng)高儀1臺，測量范圍0.3～5 m，測量精度(1±0.005)cm。同時(shí)配有測力系統(tǒng)、測速系統(tǒng)、動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)等測試儀器設(shè)備。

1.2 實(shí)物網(wǎng)具及水槽模型網(wǎng)

1.2.1 實(shí)物拖網(wǎng)

實(shí)物拖網(wǎng)是福建省一種常見的蝦拖網(wǎng)，這種網(wǎng)具相對于桁桿蝦拖網(wǎng)以及其他捕撈小型魚蝦的漁具，具有操作簡便、效益高的特點(diǎn)[15]。拖網(wǎng)規(guī)格為60 m×45 m×(25 m)。拖網(wǎng)網(wǎng)衣由網(wǎng)翼、網(wǎng)蓋、網(wǎng)身和網(wǎng)囊組成，網(wǎng)線材料為PE。網(wǎng)身分為7段，從網(wǎng)袖到網(wǎng)囊，根據(jù)拖網(wǎng)受力變化，網(wǎng)線直徑不斷增加，網(wǎng)目大小不斷減小，即網(wǎng)線規(guī)格從36 tex×8×3到36 tex×5×3不等，網(wǎng)目從80 mm到35 mm不等[16]。

1.2.2 高強(qiáng)度PA單絲網(wǎng)衣拖網(wǎng)

按照設(shè)計(jì)要求，PA網(wǎng)衣選用日本日網(wǎng)公司的材料。依據(jù)網(wǎng)衣強(qiáng)度性能等測試標(biāo)準(zhǔn)，經(jīng)試驗(yàn)測定，PA網(wǎng)衣規(guī)格為：網(wǎng)線直徑0.5 mm，網(wǎng)目30 mm，斷裂強(qiáng)力528 N。在不影響原來拖網(wǎng)漁具強(qiáng)度的前提下，將原PE網(wǎng)衣中部分受應(yīng)力較小的、與PA網(wǎng)衣規(guī)格相近的網(wǎng)衣改為PA網(wǎng)衣，制作成PA網(wǎng)衣改進(jìn)型拖網(wǎng)。

1.2.3 模型拖網(wǎng)

模型拖網(wǎng)水槽試驗(yàn)符合田內(nèi)模型試驗(yàn)準(zhǔn)則[17]，設(shè)計(jì)制作PE網(wǎng)衣實(shí)物拖網(wǎng)的對照模型和PA網(wǎng)衣改進(jìn)型拖網(wǎng)模型(表1)。

表1 實(shí)物網(wǎng)和模型網(wǎng)主要技術(shù)參數(shù)

大尺度比λ1=10，平均小尺度比λ2=2.7。兩頂模型網(wǎng)均按照SC/T4014—1997標(biāo)準(zhǔn)，并依據(jù)實(shí)物網(wǎng)制作而成，網(wǎng)具規(guī)格、浮沉力的配備、綱索裝配等參數(shù)均保持一致。兩種模型的網(wǎng)具規(guī)格均為6 m×4.5 m×(2.5 m)。PE網(wǎng)衣由手工編制，PA網(wǎng)衣具有很好的強(qiáng)度和柔軟性，能滿足試驗(yàn)需求。

圖1為對照拖網(wǎng)模型網(wǎng)具簡圖。經(jīng)測定，網(wǎng)線直徑0.5 mm手工編制的PE網(wǎng)衣網(wǎng)目斷裂強(qiáng)力為263 N。網(wǎng)衣由上到下分為11段。

圖1 對照拖網(wǎng)模型

改進(jìn)型拖網(wǎng)網(wǎng)衣見圖2。經(jīng)測定，直徑相近條件下，PA網(wǎng)衣的斷裂強(qiáng)度是PE網(wǎng)衣的2倍，但考慮到在實(shí)際使用過程中，拖網(wǎng)的網(wǎng)腹部分常會(huì)與海底發(fā)生磨損，PE捻線具有更強(qiáng)的耐磨性，因而選擇在拖網(wǎng)中受到阻力較小的網(wǎng)袖和網(wǎng)蓋部分改為用PA網(wǎng)衣，網(wǎng)腹部分依然使用PE網(wǎng)衣。

圖2 改進(jìn)拖網(wǎng)模型

圖2中粗線陰影為PA網(wǎng)衣替換部分。部分網(wǎng)衣結(jié)構(gòu)替換設(shè)計(jì)如下：①網(wǎng)袖結(jié)構(gòu)全部用PA網(wǎng)衣代替；②網(wǎng)蓋結(jié)構(gòu)全部用PA網(wǎng)衣代替；③網(wǎng)身結(jié)構(gòu)中離網(wǎng)口較近的3節(jié)網(wǎng)衣，按照網(wǎng)衣張力逐漸增加規(guī)律，PA網(wǎng)衣替換比例分別為80%、60%、20%，其他部分網(wǎng)衣不替換；④各相鄰節(jié)網(wǎng)衣間PA網(wǎng)衣的替換部分盡可能錯(cuò)開，拖網(wǎng)中與力綱裝配的網(wǎng)衣承受更多的力，故PA網(wǎng)衣與力綱裝配的網(wǎng)衣也錯(cuò)開設(shè)計(jì)。

在設(shè)計(jì)PA網(wǎng)衣替換PE網(wǎng)衣過程中，為了使對照拖網(wǎng)模型與改進(jìn)型拖網(wǎng)模型有相同的網(wǎng)具結(jié)構(gòu)，前者與后者的橫向拉直長度與縱向拉直長度相同，使得兩頂拖網(wǎng)模型有相同的形狀和大小。

1.3 試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理方法

1.3.1 垂直擴(kuò)張系數(shù)CH

在拖網(wǎng)作業(yè)過程中，網(wǎng)口垂直方向擴(kuò)張?jiān)酱?，代表拖網(wǎng)漁具具有更好的捕撈性能。網(wǎng)口的垂直擴(kuò)張系數(shù)CH[9]一般指網(wǎng)口高度與網(wǎng)口周長的比，該系數(shù)越大代表拖網(wǎng)網(wǎng)口周長利用率越大，是比較拖網(wǎng)漁具性能的重要參數(shù)。CH計(jì)算公式：

CH=H/C

(1)

式中：H—網(wǎng)口高度，m；C—網(wǎng)口周長，m。

1.3.2 能耗系數(shù)Ce

能耗系數(shù)Ce[9]表示拖網(wǎng)濾過單位水體所消耗的能量。在拖網(wǎng)漁具作業(yè)過程中，Ce越小，表明拖網(wǎng)過濾相同體積的水體所消耗的能量更少。因此，Ce也是衡量網(wǎng)具優(yōu)劣的指標(biāo)之一。Ce計(jì)算公式：

Ce=3.472F/(HL)

(2)

式中：F—阻力，N；H—網(wǎng)口高度，m；L—網(wǎng)衣袖端的間距，m。

2 拖網(wǎng)模型水槽試驗(yàn)

2.1 試驗(yàn)內(nèi)容

為比較兩種模型網(wǎng)的性能，在不同拖速、不同水平擴(kuò)張比(袖端間距與下綱長度的比，L/S)下進(jìn)行模型水槽試驗(yàn)。分別測定對照拖網(wǎng)模型和改進(jìn)型拖網(wǎng)模型的阻力與網(wǎng)口高度，研究在L/S下，速度與阻力、速度與網(wǎng)口高度變化規(guī)律，計(jì)算對比兩張模型網(wǎng)衣的CH和Ce，分析改進(jìn)型模型網(wǎng)的性能。

2.2 試驗(yàn)參數(shù)設(shè)計(jì)

蝦拖網(wǎng)的拖速一般為1.28 m/s左右，根據(jù)田內(nèi)模型試驗(yàn)準(zhǔn)則，拖網(wǎng)模型的拖速為0.78 m/s。所以，試驗(yàn)選取實(shí)物網(wǎng)的拖速為0.33、0.58、0.82、1.02、1.28和1.49 m/s，其對應(yīng)模型的拖速為0.20、0.35、0.50、0.62、0.78和0.90 m/s。同時(shí)，根據(jù)蝦拖網(wǎng)的實(shí)際使用情況，將模型網(wǎng)具L/S設(shè)計(jì)為0.40、0.50、0.60三檔。兩頂模型網(wǎng)均按照田內(nèi)模型試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。

2.3 試驗(yàn)布局

拖網(wǎng)模型試驗(yàn)過程中，模型網(wǎng)翼端間距通過水槽內(nèi)可固定的拖劍間距調(diào)整獲得。拖劍與模型網(wǎng)連接方法如圖3所示。

圖3 拖劍連接模型網(wǎng)示意圖

曳綱、空綱和上綱可以看成一條載荷延索長均勻分布的懸鏈線，利用懸鏈線因素表[18]，在翼端間距L=1.87 m、2.38 m和2.74 m時(shí)，拖劍間距近似為3.5 m、4 m和4.5 m。由懸鏈線因素表可知，拖劍處拖力與拖行方向的夾角α分別為3.2°、4.4°和5.2°。

在試驗(yàn)過程中，先調(diào)整拖劍間距，再每隔5 min測量模型網(wǎng)不同拖速下的拖力和網(wǎng)口高度。一組數(shù)據(jù)測完后，再調(diào)整、測量下一組數(shù)據(jù)。每次測試前，必須使用與拖網(wǎng)網(wǎng)囊連接的一條拉線來調(diào)整網(wǎng)囊位置并達(dá)到平衡狀態(tài)，以保證拖網(wǎng)左右兩側(cè)曳綱對稱。

2.4 數(shù)據(jù)采集和處理

2.4.1 阻力數(shù)據(jù)的采集

通過使用設(shè)置在拖劍上兩個(gè)型號為STC-25 kg的拉力傳感器采集電信號，經(jīng)過數(shù)據(jù)采集儀將數(shù)據(jù)保存在計(jì)算機(jī)DHDAS5920動(dòng)態(tài)信號采集分析系統(tǒng)中，再進(jìn)行觀察截取其中較穩(wěn)定的一段數(shù)據(jù)作為本文的分析對象，以保證測試數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確。傳感器連接的曳綱所受力與拖行方向如圖4所示，拖網(wǎng)模型左右對稱，故左右曳綱與拖行方向的夾角都為α。因?yàn)槟Ｐ驮谒壑袆蛩龠\(yùn)動(dòng)，所以模型的拖力與阻力相等，故模型拖網(wǎng)阻力應(yīng)為：

F=(F1+F2)cosα

(3)

式中：F—模型拖網(wǎng)阻力，N；F1、F2—左右傳感器所測定的拖力，N；α—拖劍處拖力方向與拖行方向夾角。

圖4 拖網(wǎng)模型受力示意圖

2.4.2 網(wǎng)高數(shù)據(jù)的采集

使用水下測深儀進(jìn)行網(wǎng)口高度數(shù)據(jù)的采集。通過測量發(fā)射器到水槽底端的垂直高度(拖網(wǎng)模型均為底拖網(wǎng)，下綱與水槽底端貼緊重合)以及發(fā)射器到上綱最高點(diǎn)的垂直高度，就可推算出網(wǎng)口高度。為了使測深儀更容易地測得數(shù)據(jù)，在對照網(wǎng)和模型改進(jìn)型網(wǎng)的網(wǎng)口上綱中點(diǎn)都系結(jié)4個(gè)球型浮子，以增加接收的輻射面積。

3 結(jié)果與分析

3.1 阻力與速度的變化規(guī)律

隨著L/S為0.40、0.50、0.60的變化，兩頂模型網(wǎng)水阻力與拖速的關(guān)系對比情況如圖5a、5b、5c所示。在不同L/S條件下，改進(jìn)型網(wǎng)的水阻力與拖速的關(guān)系對比情況如圖5d所示。

圖5 對照網(wǎng)和改進(jìn)型網(wǎng)在不同L/S下阻力與拖速的關(guān)系

圖5分析。圖5a：在水平擴(kuò)張比L/S=0.40時(shí)，當(dāng)拖速大于0.35 m/s時(shí)，對照網(wǎng)所受阻力顯然要大于改進(jìn)型網(wǎng)，且相差值越來越大，當(dāng)拖速達(dá)到0.90 m/s時(shí)，兩張網(wǎng)片所受阻力相差達(dá)到最大值，此時(shí)后者比前者少承受12.14%的阻力。圖5b：在水平擴(kuò)張比L/S=0.50時(shí)，當(dāng)拖速大于0.50 m/s時(shí)，改進(jìn)型網(wǎng)承受的阻力稍稍低于對照網(wǎng)，且相差值隨著拖速的增加越來越大并在拖速0.78 m/s時(shí)，兩張網(wǎng)片所受阻力相差達(dá)到最大值8.11%。當(dāng)拖速大于0.78 m/s時(shí)，阻力相差逐漸縮小。在拖速為0.20 m/s時(shí)，對照網(wǎng)的網(wǎng)衣無法完全打開，故無法測得數(shù)據(jù)，究其原因，在低拖速、高L/S值情況下，拖網(wǎng)所受阻力過小，無法完全撐開網(wǎng)衣，所以當(dāng)L/S=0.60時(shí)，只將拖速大于0.20 m/s時(shí)的數(shù)據(jù)作為研究對象。圖5c：改進(jìn)型網(wǎng)所受阻力稍大于對照網(wǎng)，并在拖速為0.90 m/s時(shí)相差值達(dá)到最大，此時(shí)改進(jìn)型網(wǎng)所受阻力比對照網(wǎng)低6.00%。圖5d：在不同L/S、相同拖速情況下，改進(jìn)型網(wǎng)阻力相差不大，其中，L/S為0.50、0.60時(shí)，網(wǎng)衣所受阻力基本相等，但要稍大于0.40時(shí)的阻力。

3.2 網(wǎng)口高度H的變化規(guī)律

兩頂模型網(wǎng)在相同的試驗(yàn)條件下，在L/S分別為0.40、0.50、0.60的條件下，網(wǎng)口高度與拖速關(guān)系如圖6a、圖6b、圖6c所示。在不同L/S下改進(jìn)型網(wǎng)網(wǎng)口高度與拖速關(guān)系如圖6d所示。

與網(wǎng)片阻力研究相同，L/S為0.60，拖速為0.20 m/s時(shí)，對照網(wǎng)網(wǎng)衣沒有完全打開，故不對其數(shù)據(jù)進(jìn)行分析研究。另外，在高拖速0.90 m/s的情況下，水下探測儀的發(fā)射器桿受水流影響晃動(dòng)劇烈，多次嘗試仍然無法測量L/S為0.40和0.50的對照網(wǎng)網(wǎng)口高度，故未將該拖速下的數(shù)據(jù)作為研究網(wǎng)口高度、CH和Ce的依據(jù)。

圖6 對照網(wǎng)和改進(jìn)型網(wǎng)在不同L/S下網(wǎng)口高度與拖速的關(guān)系

圖6分析。圖6a：改進(jìn)型網(wǎng)網(wǎng)口高度明顯大于對照網(wǎng)網(wǎng)口高度，但相差逐漸減小，當(dāng)拖速為0.20 m/s時(shí)，前者比后者提高20.00%，而拖速為0.78 m/s時(shí)，前者僅比后者提高9.24%。圖6b：改進(jìn)型網(wǎng)網(wǎng)口高度大于對照網(wǎng)網(wǎng)口高度，當(dāng)拖速為0.62時(shí)相差達(dá)到最大，前者比后者高22.09%；在其他拖速下，前者比后者高17%左右。圖6c：在拖速小于0.50 m/s時(shí)，改進(jìn)型網(wǎng)網(wǎng)口高度稍大于對照網(wǎng)網(wǎng)口高度，當(dāng)拖速大于0.50 m/s、小于0.78 m/s時(shí)，前者明顯大于后者，并在0.62 m/s時(shí)相差達(dá)到最大，前者比后者高25.64%；當(dāng)拖速為0.90 m/s時(shí)，兩張網(wǎng)片的網(wǎng)口高度幾乎一致。圖6d：改進(jìn)型網(wǎng)網(wǎng)口高度均隨拖速增加而下降，L/S為0.50和0.40時(shí)，在試驗(yàn)拖速下網(wǎng)口高度幾乎相同，但稍高于L/S為0.60時(shí)的網(wǎng)口高度。

3.3 垂直擴(kuò)張系數(shù)的推算

改進(jìn)型網(wǎng)和對照網(wǎng)在不同拖速的垂直擴(kuò)張系數(shù)(CH)如圖7所示。由圖可知，在相同試驗(yàn)條件下，改進(jìn)型網(wǎng)的CH均高于對照網(wǎng)。其中，在各種拖速條件下，當(dāng)L/S為0.40時(shí)，前者的CH比后者的大16.67%～28.57%；當(dāng)L/S為0.50時(shí)，前者的CH比后者的大11.76%～27.27%；當(dāng)L/S為0.60時(shí)，前者的CH比后者的大10%～30%。

圖7 對照網(wǎng)和改進(jìn)型網(wǎng)在不同L/S下垂直擴(kuò)張系數(shù)與拖速的關(guān)系

3.4 能耗系數(shù)的推算

改進(jìn)型網(wǎng)和對照網(wǎng)的能耗系數(shù)(Ce)如圖8所示。在相同試驗(yàn)條件下，前者明顯低于后者。其中，在各種拖速條件下，當(dāng)L/S為0.40時(shí)，前者比后者低18.31%～30.61%；當(dāng)L/S為0.50時(shí)，前者比后者低18.86%～29.32%；當(dāng)L/S為0.60時(shí)，前者比后者低19.49%～29.18%。

圖8 對照網(wǎng)和改進(jìn)型網(wǎng)在各L/S下能耗系數(shù)與拖速的關(guān)系

4 討論

4.1 實(shí)物網(wǎng)性能換算

本研究中，在水平擴(kuò)張比分別為0.40、0.50、0.60時(shí)，按照相似準(zhǔn)則換算，對應(yīng)極限拖速下實(shí)物改進(jìn)型網(wǎng)水阻力的值分別為41 192 N、43 132 N、44 094 N，分別比實(shí)物對照網(wǎng)少承受5 651 N、1 934 N、2 636 N；對應(yīng)的網(wǎng)口高度為8.3 m、8.2 m、7.7 m，分別比實(shí)物對照網(wǎng)提高了0.7 m、1.5 m、1.7 m；對應(yīng)能耗系數(shù)的值分別為717、594、568，分別比實(shí)物對照網(wǎng)減少了161、196、203。從中發(fā)現(xiàn)，在拖網(wǎng)中應(yīng)用PA網(wǎng)衣替換部分PE網(wǎng)衣，確實(shí)可以降低拖網(wǎng)在水中的阻力，提高網(wǎng)口高度和垂直擴(kuò)張系數(shù)，降低能耗系數(shù)。但是，由于PA網(wǎng)衣替換較少，對照網(wǎng)和改進(jìn)型網(wǎng)的上述4個(gè)參數(shù)的變化值不是很大。

4.2 改進(jìn)型拖網(wǎng)推廣的可行性

PA網(wǎng)衣替換部分拖網(wǎng)中受阻力較小的PE網(wǎng)衣，對拖網(wǎng)的成本影響較小，在不影響網(wǎng)片耐磨性的基礎(chǔ)上，能夠?qū)ν暇W(wǎng)網(wǎng)具的性能有所提高。研究方向，拖網(wǎng)應(yīng)用PA網(wǎng)衣替換時(shí)，所承受的阻力更小，網(wǎng)口擴(kuò)張更大，在提高生產(chǎn)效率的同時(shí)也減少了生產(chǎn)能耗，符合當(dāng)今漁業(yè)生產(chǎn)節(jié)能減排的改革方向，是一種值得推廣的技術(shù)。

4.3 水槽試驗(yàn)有待于改進(jìn)

本試驗(yàn)中仍有許多不足以及可以擴(kuò)展的地方。試驗(yàn)選擇的實(shí)物網(wǎng)是蝦拖網(wǎng)，這種改進(jìn)方法在其他拖網(wǎng)上的表現(xiàn)還不能判斷，其試驗(yàn)結(jié)果有一定的局限性。需進(jìn)行不同材料的試驗(yàn)，對這種改進(jìn)方式進(jìn)行更加全面的探討。模型網(wǎng)設(shè)計(jì)過程中，PA網(wǎng)衣替換PE網(wǎng)衣面積較少，使得改進(jìn)型網(wǎng)模型阻力減少不是很明顯，在條件允許下可以在網(wǎng)身部分替換更多網(wǎng)衣。另外，本次試驗(yàn)研究主要是在水槽內(nèi)完成，尚有待于在海上生產(chǎn)試驗(yàn)和推廣應(yīng)用。

5 結(jié)論

針對漁具節(jié)能減耗的發(fā)展要求，根據(jù)拖網(wǎng)漁具的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，結(jié)合新型漁具材料的應(yīng)用，設(shè)計(jì)并制作了改進(jìn)型PA單絲拖網(wǎng)模型和原拖網(wǎng)對照模型。水槽對比試驗(yàn)結(jié)果顯示，在相同拖速下，水平擴(kuò)張比(L/S)為0.40、0.50、0.60時(shí)，改進(jìn)型模型拖網(wǎng)比對照模型拖網(wǎng)所受阻力分別降低了12.14%、8.11%、6.00%，網(wǎng)口高度分別提高了20.00%、22.09%、25.64%，網(wǎng)口擴(kuò)張系數(shù)分別提高了28.57%、27.27%、30.00%，能耗系數(shù)分別減少了30.61%、29.32%、29.18%。結(jié)果表明，改進(jìn)型模型拖網(wǎng)與PE捻線拖網(wǎng)相比，能耗系數(shù)更小，且具有更高的網(wǎng)口系數(shù)，在生產(chǎn)作業(yè)時(shí)可以起到節(jié)能減排的作用，同時(shí)漁具性能也有明顯提高，具有一定的推廣價(jià)值。

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Flume experimental research on high-strength PA monofilament trawl

LIN Ke1,Ni Yi1,LEI Jing1,MA Jiazhi1,HU Fuxiang2,SONG Weihua1

(1FisheryCollegeofZhejiangOceanUniversity,KeyLaboratoryofMarineFisheryEquipmentandTechnologyofZhejiang,ZhejiangZhoushan316022,China;2TokyoMarineScienceUniversity,Tokyo1080075,Japan)

With the same strength grades,polyamide (PA) monofilament netting suffers less resistance than polyethylene (PE) twist wire netting in water,so some parts of PE twist wire trawl can be replaced by PA monofilament material in order to reduce resistance and save energy.In this paper,a shrimp trawl was selected,based on which a PE twist wire model trawl and a structure-modified PA monofilament model trawl were designed following Tauti model experiment standard and their performance and energy saving property were researched and compared by flume experiment.The experiment results showed that under same testing conditions,the properties of modified PA monofilament model trawl were better than PE twist wire model trawl.At the same speed,when theL/Sratios of the two model trawls were 0.40,0.50 and 0.60,compared with the PE twist wire model trawl,the resistance of modified PA monofilament model trawl decreased by 12.14%,8.11%,and 6.00%,net opening height raised by 20.00%,22.09% and 25.64%,vertical expand coefficient increased by 28.57%,27.27% and 30%,and the energy consumption coefficient decreased by 18.34%,24.81% and 26.23%,respectively.The research shows that high-strength PA monofilament trawl could reduce resistance suffered by fishing gears and improve their performances,and can be extended and applied in fishery practices.

polyamide monofilament model trawl;flume experiment;resistance;vertical expand coefficient

10.3969/j.issn.1007-9580.2017.01.010

2016-10-28

2017-01-19

浙江省自然科學(xué)基金項(xiàng)目(LY14C190005，Q14C190005)；浙江省海洋漁業(yè)裝備技術(shù)研究重點(diǎn)試驗(yàn)室資助項(xiàng)目 (MFET201406)；浙江省水產(chǎn)一流學(xué)科開放課題資助項(xiàng)目(20160021)；浙江省大學(xué)生科技創(chuàng)新活動(dòng)計(jì)劃(2016R411012)

林可(1993—)，男，碩士研究生，研究方向：漁具漁法。 E-mail：975526287@qq.com

宋偉華(1968—)，男，教授，研究方向：海洋漁業(yè)。 E-mail：whsong6806@163.com

S971.9

A

1007-9580(2017)01-051-07