南极磷虾桁杆拖网网型结构与作业性能之间的关系

桁杆拖网是南极磷虾连续泵吸桁杆拖网捕捞系统重要组成部分之一,为深入了解该系统中桁杆拖网的作业性能特征,促进网具作业性能优化,本研究通过模型试验开展了网型结构和沉子重量对网具作业性能影响的探索,网型结构包括6种(3种腹网宽度,每种宽度采用2种缝合方式),分别以A、B、C、AA、BB和CC表示,沉子重量3种。综合比较表明,不同试验网型作业性能优劣排序为BB>CC>C>A>B>AA,但差异不显著。缩小腹网宽度和斜目缝合均能有效提高网口垂直扩张、降低能耗系数,提高网具作业性能,尤其适用于较高拖速的作业场景。沉子重量与网具阻力、网口垂直扩张均呈显著正相关,但与能耗系数相关性不明显;为促进网口垂直扩张,合适的沉子重量配备随拖速增加而递增,拖速1.5 m/s的条件下,各试验网型其沉子配重应不低于3.05 t。试验条件下,各网型的网具阻力、能耗系数变化趋势较平稳,递变斜率变化较小,网具阻力与拖速呈幂函数关系,指数介于1.49～1.64。以上结论可为南极磷虾桁杆拖网属具配备以及优化设计提供参考。     

单船拖曳4顶网式双撑杆虾拖网模型试验

单船拖曳4顶相同网具的双撑杆虾拖网有单顶网具规格小、结构相对简单、网口高度低、网具水平扩张大的特点。本文针对我国过洋性远洋渔业2种不同功率的双撑杆拖网渔船所使用的虾拖网进行模型试验,结果表明:4片式结构、网口周长为28.6 m的1号网和网口周长为40.3 m的2号网,在相同的拖速下,随着水平扩张增大,网具的阻力增加,而网口高度则有所下降。水平扩张L/S=0.45时,当拖速从1.29 m·s-1提高到2.57 m·s-1,1号网的阻力从4.77 kN上升为14.29 kN,网口高度从0.73 m下降为0.51 m;2号网的网具阻力从5.98 kN上升为18.04 kN,网具的网口高度从1.71 m下降为1.03 m。当拖速为1.54 m·s-1、L/S=0.45时,1号网具的阻力为6.37 kN,网口高度为0.66 m,2号网具的阻力为7.99 kN,网口高度为1.49 m;1号网网口垂直扩张系数为2.31%,2号网的垂直扩张系数为3.71%;1号网的能耗系数为3.71 kW·h·(104m3)-1,2号网的能耗系数为2.20 kW·h·(104m3)-1;在相同的拖速和水平扩张L/S下,2号网的垂直扩张性能优于1号网、能耗系数低于1号网。功率消耗系数的分析表明,1号网与渔船主机的额定功率较匹配,2号网被模拟部分的功率消耗所占渔船主机额定功率的百分比过小。     

主要作业参数对单船中层拖网性能的显著性分析

以网口高度和网具阻力作为单船中层拖网性能的表现,在拖速3.0~5.5kn的范围内,选择上、下手纲,重锤,沉力,浮力,上、下叉纲7个作业参数作为影响其性能的因子,共进行了27次不同因子相互组合的模型系列试验。结果显示:显著性因子个数随拖速增加而增加,但到一定拖速后显著性个数不变;在不同拖速条件下,上手纲和下手纲变化对网具性能的影响均不大;重锤和浮力在不同的试验条件下,均是网具性能的主要影响因子。     

南极磷虾拖网渔具系统动态变化

为了研究南极磷虾拖网系统在实际作业过程中的动态变化规律, 于 2020 年 1—4 月随“龙发”轮在南极 48.2 亚区(45°W~48°W, 60°S~61°S)进行海上试验, 采集了拖速、曳纲长度、曳纲张力、网具和网板深度等信息, 分析了投放和收绞曳纲的速率对拖网渔具的动态特性影响规律, 以及在稳定拖曳状态下拖速和曳纲长度与网口高度、曳纲张力、网位的关系。结果表明: (1) 放网阶段平均拖速为(2.96±0.36) kn, 收网阶段平均拖速为(1.35±0.26) kn; (2) 网具自然沉降阶段曳纲投放速率为(54.1±5.9) m/min, 起网阶段曳纲收绞速率为(47.15±7.02) m/min; (3) 随着投放速率的增大, 曳纲张力逐渐减小, 网口高度增加; 投放速率与网位下沉速率成正比; (4) 收绞速率与曳纲张力呈负相关关系, 网具上调阶段的曳纲张力要比起网阶段的曳纲张力大。随着收绞速率的增加, 网口高度增加; (5) 稳定拖曳过程中, 拖速和曳纲长度对网口高度均产生显著影响(P＜0.01), 随着拖速和曳纲长度的增加, 网口高度减小; (6) 在自然沉降阶段, 当投放速率过大, 网板带动网具急速下沉, 网板会出现“超调”现象。研究结果不仅有助于南极磷虾拖网网位的有效调整, 提高拖网瞄准捕捞效率, 还可为验证中层拖网性能的模型试验和数值模拟提供基础资料。     

拖速和曳纲长度对南极磷虾中层拖网网位的影响

利用2015年2—7月随青岛远洋捕捞有限公司南极磷虾(Euphausia superba)大型中层拖网渔船"明开轮"赴南极南舍得兰群岛水域执行农业部南极海洋生物开发利用项目期间收集的网位(D)、网口高度(H)、曳纲投放长度(L)和拖速(V)等数据,分析了拖速和曳纲长度对拖网网位和网口高度的影响。本研究中,网口高度定义为网口上下纲深度之差;网位定义为网口中心位置水深。根据渔船作业习惯和虾群群体特点,曳纲投放长度范围138~258 m,每档间隔20 m。拖速1~3 kn,间隔0.5 kn。结果表明:(1)网口高度变化范围为13.6~24.1 m,网位水深变化范围为50~70 m;(2)作业过程中,南极磷虾拖网网位变化主要由曳纲长度决定,曳纲从138 m开始投放时,每增加20 m,网位平均下降深度约1.9 m,网口高度平均减小1.1 m,曳纲长度对网位和网口高度均产生极为显著的影响(P0.01);(3)拖速由1.0 kn变化至3.0 kn时,网位平均上升速率约2.9 m/kn,网口高度平均减小速率为2 m/kn,平均降低19.8%,拖速对网位和网口高度的影响显著(P0.05);(4)不同曳纲长度时的各拖速区间内的平均网位变化速率呈先减小后逐渐增大的规律。本研究结果不仅可为南极磷虾渔船船长根据虾群的群体大小、水层变化及其与网具的位置关系,适时调整曳纲长度和拖速,使网位到达预设水层,实现瞄准捕捞提供参考,还可为研究南极磷虾拖网网具性能的优化以及南极磷虾拖网网具设计的改进提供基础资料。     

日韩小网目南极磷虾拖网性能对比分析

南极磷虾(Euphausua superba)是目前已知的地球上最大的单种生物资源之一,其巨大的生物量和潜在的开发价值日益受到各国的关注。本研究以中国南极磷虾捕捞船队引进的日韩小网目南极磷虾拖网为原型网,采用田内准则进行网具模型试验,比较分析其网具性能。模型网大尺度比λ分别为14(韩式网,Net B)和16(日式网,Net A),平均小尺度比约为3,速度比为3。模型试验于东海水产研究所拖曳水池中进行。模型网试验速度分别为:0.345 m/s、0.428 m/s、0.513 m/s、0.599 m/s、0.685 m/s。L/S取网具下袖端间距与下纲长度的比值,范围取0.4~0.55,以0.05为间距分4档。模型试验记录各档拖速和L/S下模型网的阻力和网口高度数据。按照模型换算准则换算得到原型网相应拖速下的阻力、网口高度和能耗系数等指标,分析网具的水动力性能。试验结果表明:(1)韩式磷虾拖网(192.60 m×110.50 m)网具阻力小于日式磷虾拖网(185.40 m×128.50 m);(2)日式磷虾拖网在扩张性(网口高度、扫海面积)、经济性(能耗系数)以及滤水性(水动力性能)方面优于韩式磷虾拖网;(3)两顶拖网在水槽模型试验时,网口与网身水下运动时均可保持稳定,网身呈流线型,未出现凹凸现象;(4)日式南极磷虾拖网的阻力估算公式为:RA=1/2ρ(0.24 R-0.5 SV2e)T;韩式拖网为:RB =1/2ρ(0.177 R-0.542e)STV;综合两顶拖网得到的小网目南极磷虾拖网的阻力估算式为:R=1/2ρ(0.209 R-0.52e)STV2。     

大网目底拖网网身长度对网具性能的影响

通过拖网模型水池试验,分析比较了我国大网目底拖网网身长度设计参数对网具阻力、网口垂直扩张和能耗系数的影响,并选择网身设计参数的最佳范围。试验结果表明:1)保持大网目底拖网网身前部的网衣结构和尺寸及其他条件不变,网具阻力随身周比(Lb/C)的增加而增大;拖速为2.5~3.0 kn时,网具阻力变化幅度较小;2)当Lb/C为0.10~0.13时,网具阻力几乎不变,而当Lb/C大于0.13时,网具阻力有较明显的增加,适当缩短网身一定程度上可降低阻力;3)身周比变化对网口垂直扩张有较明显的影响,Lb/C由0.10增加到0.13时,网口高度逐渐增加,之后高度降低,身周比为0.13时网具获得最佳网口垂直扩张;4)身周比在0.10~0.13之间时,能耗系数最低;5)在高拖速下网身部位对大网目底拖网性能影响较低速下更明显,且网身网目更易张开。本实验结果对于此规格的底拖网在网身长度的设计中具有一定的指导意义。     

大网目底中层拖网模型试验研究

利用1:22.82比例的2张网具模型,在拖曳水槽中进行底中层拖网的网具性能测试,得出网具阻力公式为:F=0.121(d/a)LCV~(1.62),网口高度的公式为:H=0.225CV~(-1.316),2张网具的作业性能良好,GM_2的垂直张开性能优良,拖速3节时的垂直扩张系数已接近7％,能耗系数在拖速3节时为0.2kw.h/10~4m~3,在同类渔具中较优;GM_1网的能耗系数比GM_2网低,在拖速3节时低于9％左右,作为中层拖网时的总体性能优良。     

大网目底拖网主要结构参数对拖网性能的影响

文章以国内较典型的单船底拖网(72◇×18 m)为研究对象,基于L_9(3~4)正交试验表,设计了网具总长度与网口周长之比(L/C)、浮沉子纲长度之比(S_1/S_2)、网身长度与网具总长度之比(L_b/L)"三因素三水平"的正交试验,并利用平均值和极差分析方法检测3种主要结构参数对网具阻力、网口垂直扩张和能耗系数的影响趋势,旨在对大网目底拖网结构进行优化设计。结果表明,不同水平扩张下,3种因素对网具阻力的影响由主到次均为L/C S_1/S_2L_b/L,对网口垂直扩张的影响由主到次均为S_1/S_2L/CL_b/L,对能耗系数的影响由主到次均为L/CS_1/S_2L_b/L。拖网L/C相对于小网目拖网应偏小,且比值越小阻力越小,但L/C=0.2是网口垂直扩张和能耗系数作为指标时的最佳水平;S_1/S_2相对于小网目应更大,且比值越大网口垂直扩张越好;S_1/S_2在试验范围(0.83～0.99)内对阻力影响不显著,而S_1/S_2=0.99是能耗系数作为指标时的最佳水平;L_b/L随着网目尺寸增大而减小,但减小幅度随之逐渐降低,L_b/L=0.65应更适应于中低速拖网,L_b/L=0.75更适应于高速快拖。     

调整作业参数对小网目南极磷虾拖网水动力性能的影响

小网目南极磷虾拖网有规格小、操作方便、起放网省时的特点。针对规格为185.4 m×97.5 m(41.8 m)的小网目南极磷虾拖网的水平扩张、浮力、重锤重量、沉力、空纲长度5个作业参数,分别进行3~6次调整试验,测试阻力和网口高度,并比较能耗系数。结果表明:在下纲端部间距分别为16.65、18.75、20.85m 3种水平扩张下,扩大水平扩张可引起网口高度下降,但阻力上升的幅度不大,能耗系数变化不明显;随着浮力的增加,网具阻力、网口高度均呈上升趋势,低拖速下增加浮力对网口高度的提升效果更明显,浮力增加可使网具的能耗系数下降,但在浮力达到19.6 k N后,再增加浮力能耗系数反而有所升高;增加重锤重量和在下中纲处增加沉力对网具阻力的影响效果相近,均呈上升趋势,增加重锤重量对网口高度的提升表现在低拖速时,随着拖速的上升网口高度的提升作用下降;增加沉力可提升网口高度,但在沉力达到14.36 k N后,再增加沉力对网口高度的提升效果不明显,能耗系数反而上升;空纲长度从66 m增加到84 m可明显提高网口高度,而网具阻力上升不明显,能耗系数呈下降趋势。     

Effect of towing speed and net mouth size on catch efficiency in framed midwater trawls

ABSTRACT:   To investigate fish density using rigid-mouth, towed net gear, such as a framed midwater trawl (FMT), it is necessary to know the catch efficiency. The catch efficiency with an FMT is described as the rate of fish entering the net (entering rate) versus the rate of fish retention, i.e. the mesh selectivity. This study investigated the change in the catch efficiency under several towing conditions using three types of FMT of different net mouth areas (4.0, 12.3, and 16.0 m²) with the same mesh size. The catch efficiency of the FMT was evaluated by comparing catch per unit effort obtained from each towing condition. The catch efficiency of FMT varied with towing speed and net mouth area. Particularly, the effect of net mouth area on the catch efficiency was greater than that of towing speed. Additionally, under the same towing condition, the catch efficiency for large length fish was lower than that for small length fish.     

东海区中国毛虾张网网具的优化设计

通过对单锚毛虾张网和单锚桁杆毛虾张网模型试验,研究了该两种张网的流体阻力及扩张装置对网具的影响。结果表明：（1）毛虾张网网口上下或两侧采用悬链线式剪裁装配,与平面装配对比,在网具形状上前者优于后者。（2）单锚毛虾张网网口上下采用悬链线式剪裁装配,在拖速0.13～0.78m/s范围内,拖速逐渐增加时,水平扩张由15～30%递增,网口高度也随之增加;同一拖速下,采用悬链线式剪裁装配的网口高度均高于平面剪裁装配。单锚桁杆张网两侧采用悬链线式剪裁装配,其网口高度随拖速的增加而下降缓慢;在同一拖速下,与平面装配对比,悬链线式剪裁装配的网口高度增幅为-5.6%～43.4%。（3）同样主尺度、相同拖速、结构相似,而网口上下和两侧采用悬链线式剪裁装配,与平面装配比较,在拖速为0.13～0.78m/s增加过程中,流体阻力增加较为平缓;主尺度相近、相同拖速、网口两侧采用帆布装置扩张与桁杆扩张比较,在拖速为0.13～0.78m/s增加过程中,流体阻力增加幅度较大。（4）网口上下和两侧采用悬链线式剪裁装配的单锚张网模型和网口两侧采用悬链线式剪裁装配的单锚桁杆张网模型的迎流面积的结果表明：拖速为0.13m/s时,两者的迎流面积相差3.1%,而当拖速为0.78m/s时,前者是后者的3倍有余。     

拖网作业参数对南极磷虾捕捞效率的影响

为了解南极磷虾(EuphausiasuperbaDana)拖网作业中捕捞效果及影响因素,根据2017年12月—2018年6月随"龙腾"轮在南极海域生产时收集的作业参数、网具深度和声学数据等信息,利用声学方法获取磷虾集群质量中心深度与期望入网渔获量,结合网位变化和渔捞统计情况量化捕捞效率;利用广义可加模型(GAM)分析不同拖速和曳纲长度下,网位与磷虾集群质量中心的偏离程度,研究其对网具捕捞效率的影响。结果表明:(1)磷虾集群质量中心水深为(37.29±9.72) m,拖网稳定拖曳期间网位深度为(30.72±10.41) m,网位调整幅度为(11.52±7.09) m。网位与磷虾集群质量中心深度偏离(6.33±3.58) m。(2)网次渔获量为(16.25±6.77) t,拖曳过程中网口始终对准磷虾集群质量中心进入网口的磷虾总量为(27.06±10.19) t,捕捞效率为(63±19)%。(3)网位与磷虾集群质量中心深度差值对捕捞效率影响极显著(P0.001),两者吻合较好时捕捞效率高;拖速与捕捞效率呈显著相关关系(P0.05),拖速增大网位上升,捕捞效率越低;曳纲长度增加网位下降,但曳纲长度变化与捕捞效率相关性不明显(P=0.087)。研究结果将有助于南极磷虾拖网作业中有效利用磷虾行为特征,改善网具性能,提高拖网捕捞效率。     

南极磷虾四片式小网目中层拖网作业性能分析

为了促进南极磷虾(Euphausia superba Dana)渔业发展,提出2种四片式小网目中层拖网网型设计(型号分别为dh256-1和dh256-2),2种网型网口拉直周长相同,背(腹)网与侧网拉直宽度比(以下简称"WRBS")分别为1和1.11。通过模型实验对2种WRBS小网目南极磷虾拖网的作业性能进行比较,并进行浮沉力(SBSW)、手纲长度和水平扩张系数(以下简称"L/S")的匹配优化实验,结果表明:实验条件下,当L/S介于0.5~0.6时或者L/S为0.45和0.65且拖曳速度≤1.5 m/s时,2种网型网口垂直扩张差异显著(P0.05),dh256-2型拖网网口垂直扩张明显高于dh256-1;为了保持侧网衣受力均匀,dh256-1型拖网浮沉力配备要求显著高于dh256-2型拖网,dh256-1型拖网浮沉力配备应≥4.59 tf,dh256-2型拖网浮沉力配备应≥1.98 tf;2种网型的能耗系数(C_e)差异不明显(P0.05);L/S与能耗系数(C_e)呈反相关;手纲长度≥50 m,手纲长度对2种网型作业性能的影响不明显;综上所述dh256-2型拖网网口垂直扩张性能较好,浮沉力配备要求较低,较适合拖速较低的南极磷虾捕捞,适宜的手纲长度为50 m。以上结论可为小网目南极磷虾拖网网具设计提供参考。     

Trawling experiment in a circular water tank to assess the effects of towing speed,light intensity,and mesh shape on active escape of undersized fish

ABSTRACT:   To assess the effect of towing speed and light intensity on the active escape of undersized fish through diamond and square mesh panels, a trawling experiment was simulated in a circular water tank. Juveniles of Japanese dace Tribolodon hakonensis (13-cm length class) were used as experimental fish. They were forced to swim inside a closed framed net with either diamond or square mesh (65-mm mesh size) that was moved using a speed-controllable motor. A submersible infrared CCD camera was used to observe and record the behavior of fish inside the net when it passed in front of the camera. Results indicated significant effects of towing speeds and light intensities ( P  < 0.05) on the escape of fish through the diamond and square meshes. Increase in light intensity enhanced the ability of fish to escape at lower towing speeds. At higher towing speeds, few fish could escape under light conditions. A strong negative correlation was found between towing speed and the frequency of fish escape (diamond mesh R ² = 0.99, square mesh R ² = 0.96). There was no significant difference between the numbers of fish escaping through the diamond and square meshes. These results suggest that the square-mesh panel may not be effective in the trawl cod end under dark or very low light intensity at high towing speed.     

基于正交试验方法的四片式虾拖网结构参数优化

针对规格为40.3 m×(20.8~16.2)m的我国过洋性虾拖渔业四片式虾拖网,基于L_9(3~4)正交表,设计了网身长度(L_b)、下网袖长度(L_w)、侧网宽度(W_S)3种因素各3个水平的正交试验,并利用方差分析检测3种试验因素对网具阻力、能耗系数、L/R(袖端间距与阻力之比)系数影响的显著性,旨在对此种网具的网身长度与网口周长之比(L_b/C)、下网袖长度与网口周长之比(L_w/C)、侧网宽度与上网片宽度之比(W_S/W_U)这3种结构参数进行优化。结果表明,对网具阻力的影响因素由主到次依次是下网袖长度、网身长度、侧网宽度。对能耗系数的影响因素在水平扩张L/S(袖端间距/下纲长度)=0.45时由主到次依次是侧网宽度、网身长度、下网袖长度;但在水平扩张L(袖端间距)=10 m时,下网袖长度为主影响因素。对L/R系数的主影响因素为下网袖长度。此类型网具的L_b/C应比小网目底层拖网略小,但在较大的范围内(0.26~0.38)变化亦不会对网具水动力性能有显著影响。L_w/C=0.31为试验的最佳水平,下网袖长度为3种因素中对网具性能影响最显著的因素。W_S/W_U=0.19为试验的最佳水平,侧网宽度应优先满足虾拖网作业对网口高度的要求,在此基础上,尽量缩小W_S/W_U值,不必拘泥于W_S/W_U结构参数值。     

小型渔船绳拖网的研究与试验

１９９３～１９９５年，先后设计和试验了网口目大６ｍ，８ｍ，１０．８ｍ３种规格拖网，普遍增产２０％以上，本文着重介绍１３６ｋＷ渔船使用的网口目大８ｍ的拖网设计方法及试验情况，提出根据捕捞对象习性选择网身形状，根据网以力和渔船功率配置网线，并研究了网目尺寸和网口周长的确定以及网盖和网袖设计。