小水線面雙體船用作休閑漁船的探討

劉和煒

（1.中國(guó)水產(chǎn)科學(xué)研究院 漁業(yè)機(jī)械儀器研究所 上海200092；2.青島海洋科學(xué)與技術(shù)試點(diǎn)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室 深藍(lán)漁業(yè)工程聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室 青島266237）

0 引 言

近年來(lái)，有諸多文章在宏觀層面論述了休閑漁業(yè)，主要涉及漁業(yè)資源、漁業(yè)生態(tài)、漁業(yè)休閑參加者和休閑漁業(yè)管理這四個(gè)方面或彼此之間的相互關(guān)系。如Grilli G等［1］研究指出休閑漁業(yè)資源對(duì)當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)貢獻(xiàn)不在于垂釣者的垂釣?zāi)繕?biāo)本身，而在于當(dāng)?shù)貪O業(yè)資源所吸引垂釣者的消費(fèi)能力。Muller C F等［2］研究指出陪伴是參加休閑漁業(yè)活動(dòng)的參加者最為重視的因素，而捕魚(yú)設(shè)施和捕獲概率等更有形的屬性是最不重要的因素。Quindazzi M J等［3］研究指出通過(guò)相互信息共享的互惠關(guān)系為樂(lè)于休閑垂釣者提供參與漁業(yè)研究的途徑，有助于小型科研團(tuán)隊(duì)建立并良好地實(shí)施生態(tài)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)計(jì)劃。Hansen J P等［4］研究指出休閑漁船和相關(guān)系泊與構(gòu)成幼魚(yú)重要棲息地的水生植被覆蓋減少有關(guān)，應(yīng)將海岸建設(shè)和相關(guān)船只活動(dòng)分配給更耐干擾的環(huán)境（如自然波浪暴露的海岸），從而最大限度地減少負(fù)面環(huán)境影響。Cooke S J等［5］研究指出監(jiān)測(cè)技術(shù)的創(chuàng)新、政策制定及管理當(dāng)局與休閑漁業(yè)部門(mén)的合作將確保與不斷發(fā)展的休閑捕魚(yú)技術(shù)相關(guān)的管理行動(dòng)更加主動(dòng)有效。

然而，以往的研究中，對(duì)休閑漁業(yè)中的載體——休閑漁船的技術(shù)探討卻僅有少量文獻(xiàn)涉及［6-8］，且文獻(xiàn)多從船型參數(shù)入手：或指出可借鑒的公式，或針對(duì)現(xiàn)有休閑漁船給出優(yōu)選模型，或提出總體方案，但均未從船型角度考慮如何擴(kuò)大潛在客源以及如何提高休閑漁船的出勤率和利用率，而這正是提高休閑漁船效益、增加漁民收入的根本手段。因此，本文從船型角度對(duì)休閑漁船的船型選擇與設(shè)計(jì)思路進(jìn)行探討。

1 休閑漁船面臨的問(wèn)題

1.1 制約客源的因素——暈船預(yù)期

是否暈船往往是出海者想到的首要問(wèn)題。研究表明：在風(fēng)力3~6級(jí)、海浪1.5~2.5 m、小到中涌情況下，3 000 t級(jí)船和60 t級(jí)艇上，軍隊(duì)學(xué)員首日暈船率分別達(dá)到37%和71%，顛簸（垂蕩、橫蕩、縱蕩）是導(dǎo)致暈船的主要原因［9-10］。即使非首次出海的科考隊(duì)員，在船長(zhǎng)99.8 m、排水量逾4 000 t的科學(xué)號(hào)考察船上仍然暈船［11］。而浪高0.5~3.25 m正是我國(guó)沿海和近海的典型浪高 ，休閑漁船經(jīng)常遭遇此類(lèi)浪高。

休閑漁船普遍較小。以浙江省休閑漁船為例，船長(zhǎng)在24 m以上的休閑漁船僅有72艘，占全省休閑漁船總數(shù)的10%［12］。以文獻(xiàn)［8］中的船舶為例，其長(zhǎng)度為32 m，不及科學(xué)號(hào)考察船長(zhǎng)度的1/3。這樣長(zhǎng)度的單體船，其船型特征決定了無(wú)長(zhǎng)期航海經(jīng)驗(yàn)的游客，即使在低于6級(jí)風(fēng)的情況下，也極易暈船，無(wú)法獲得良好的海上休閑體驗(yàn)感。在此暈船預(yù)期下，客源自然會(huì)有所減少。

1.2 制約客源的因素——航區(qū)偏短

2003年版《浙江省休閑漁業(yè)船舶管理辦法》與2007年版的《山東省休閑漁業(yè)船舶管理辦法》均規(guī)定，距岸/庇護(hù)地不得超過(guò)5 n mile，最大風(fēng)力分別不得超過(guò)蒲氏6級(jí)和蒲氏5級(jí)。短途固然有利于提高安全性，但同時(shí)也降低了部分游客對(duì)漁業(yè)休閑體驗(yàn)的期望值和滿足感。

1.3 制約效益的因素——出勤率低

山東、浙江兩省沿海每年大于6級(jí)風(fēng)力的大風(fēng)日數(shù)分別占32%~43%和24%~46%［13-15］。若依前述法規(guī)，則休閑漁船有4~6個(gè)月不能出海營(yíng)運(yùn)，這對(duì)休閑漁船營(yíng)運(yùn)者極其不利。

2020年版《廣東省休閑漁業(yè)管理辦法》中則將航區(qū)擴(kuò)大為最遠(yuǎn)端距離大陸或有居民海島岸線不得超過(guò)20 n mile，且有明確的航行線路，不得超抗風(fēng)等級(jí)航行。此規(guī)定既拓展了航區(qū)，又突破了固定風(fēng)級(jí)的限制。拓展航區(qū)提升了游客的滿足感，突破固定風(fēng)級(jí)既可使具有高抗風(fēng)等級(jí)的船舶具有更高的出勤率，同時(shí)也滿足了部分游客出海一睹風(fēng)急浪高情景的愿望。這一規(guī)定正體現(xiàn)了休閑漁船存在擴(kuò)大航區(qū)、突破固定風(fēng)級(jí)，以吸引更多客源的趨勢(shì)。舟山休閑漁業(yè)的發(fā)展過(guò)程也反證了上述結(jié)論的正確［16］。

上述3個(gè)問(wèn)題，從技術(shù)角度而言，本質(zhì)上是船舶耐波性問(wèn)題。良好的耐波性能可有效降低暈船率，提高船舶出勤率。

1.4 制約效益的因素——用途單一

如何在旅游淡季給漁民增收也是值得思考的問(wèn)題。休閑漁船大致分為休閑垂釣船與體驗(yàn)捕撈船兩種，每種船均功能單一，在旅游淡季難以獲得相當(dāng)?shù)氖找妗Ｈ舨捎媚K化設(shè)計(jì)，則休閑漁船在旅游淡季，可加裝相應(yīng)的功能模塊，或用于捕撈人工養(yǎng)殖的貝類(lèi)、或轉(zhuǎn)為海洋牧場(chǎng)值班船、或轉(zhuǎn)為近海科考船，供沿海涉海高校或科研單位租用；而在旅游旺季則卸除功能模塊，恢復(fù)漁船的休閑功能。

在此情形下，船舶應(yīng)具有較大的甲板面積，以便布置作業(yè)器具；有較穩(wěn)定的平臺(tái)，供科學(xué)儀器布設(shè)、操作；有較好的適居性，讓人員能在船上工作較長(zhǎng)時(shí)間。

鑒于上述分析，休閑漁船應(yīng)具有尺度不大而耐波性好、甲板較寬、適用性廣、適居性較好且造價(jià)相對(duì)低廉的特點(diǎn)，小水線面雙體船正是這樣一種船型。

2 小水線面雙體船作為休閑漁船的可行性

2.1 小水線面雙體船的幾何特點(diǎn)

小 水 線 面 雙 體 船（Small waterplane area twin hull，SWATH）的浮力主要由左右各1個(gè)浸沒(méi)于水中的魚(yú)雷狀下潛體提供，每個(gè)下潛體首尾各設(shè)有1個(gè)減搖鰭。每側(cè)下潛體上方設(shè)置有1個(gè)或前后2個(gè)伸出水面的細(xì)長(zhǎng)支柱體——單支柱體或雙支柱體，每側(cè)支柱體各支撐1個(gè)上船體，兩側(cè)的上船體由連接橋連接。由于支柱體細(xì)長(zhǎng)，故水線面較單體船和常規(guī)雙體船大幅減小，故稱(chēng)為小水線面雙體船，參見(jiàn)圖1。從此構(gòu)型可知，在同等排水量情況下，SWATH船具有甲板面積較常規(guī)船寬大、吃水較常規(guī)船深的特點(diǎn)。

圖1 小水線面雙體船

2.2 小水線面雙體船的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)

SWATH船具有優(yōu)良的耐波性。由于水線面小，因而受到的波浪激勵(lì)小，耐波性較常規(guī)船更佳。與排水量同為500 t的單體船和常規(guī)雙體船相比，在同一海況下，SWATH船的平均垂向速度明顯低于后者，詳見(jiàn)表1［17］。

表1 小水線面雙體船、單體船、雙體船的垂向速度比較m/s

SWATH船具有優(yōu)良的抗失速性能。在風(fēng)浪中航行的船舶，為避免飛車(chē)，往往需要主動(dòng)降低航速。而SWATH因其幾何特征，本身不易飛車(chē)，再配以減搖鰭，能進(jìn)一步改善船舶的縱搖、橫搖和垂蕩，因此船舶可以“騎浪”航行，很少需要主動(dòng)降速。阿彼金·勞斯摩森（A&R）船廠的航行試驗(yàn)結(jié)果表明：在2 m和3 m波高下，為滿足船員可承受的4 m/s2垂向加速度，長(zhǎng)33m的深V型單體船航速須分別從最高航速30 kn降至20 kn和16 kn；而25 m的SWATH型引航船則可始終以最高航速20 kn航行，且垂向加速度僅有2 m/s2，處于乘客可接受的水平［18］。

此外，在同等排水量情況下，SWATH船的吃水較常規(guī)船更大，螺旋槳浸深也大，因而螺旋槳推進(jìn)效率較高。

2.3 小水線面雙體船的運(yùn)用

從第1艘小水線面雙體船問(wèn)世以來(lái)，至今已發(fā)展出70余艘小水線面雙體船，在民用方面運(yùn)用較廣，涉及人員運(yùn)輸、游覽觀光、引水補(bǔ)給、科考測(cè)量、漁業(yè)指導(dǎo)以及風(fēng)電維修等，詳見(jiàn)表2。

表2 民用小水線面雙體船統(tǒng)計(jì)

船舶實(shí)際營(yíng)運(yùn)表明，SWATH船耐波性良好。如排水量為440 t的新世紀(jì)一號(hào)，在2 m波高及180°、90°、45°、135°這4個(gè)浪向下，其縱橫搖值及垂蕩值與垂向加速度均遠(yuǎn)小于排水量為1 472 t和 1 380 t的拖船；在橫風(fēng)9級(jí)的情況下，橫傾角僅17°，垂蕩也很小［33］；排水量為220 t的KAlMALlNO號(hào)，其縱橫搖值均低于3 100 t的單體高速護(hù)衛(wèi)艦，垂蕩值則與之相當(dāng)；在1.8~2.4 m浪高下航行，便攜式電腦也不曾在桌上滑動(dòng)［34-35］；COSMOS號(hào)在5級(jí)海況、8級(jí)風(fēng)的情況下可正常航行；Seagull號(hào)的暈船率僅為0.66%，出航率接近100%，即使在最大風(fēng)浪期間，出勤率也超過(guò)90%；Seagull-2號(hào)能在浪高2.5~3.5 m時(shí)，保持最高航速［20］。

2004年至2005年期間，筆者作為設(shè)計(jì)人員，分別在南海與渤海參加了新世紀(jì)一號(hào)的試航與應(yīng)力實(shí)測(cè)。參試人員在船上行走如履平地，無(wú)人暈船。相比2021年4月，筆者乘坐長(zhǎng)46.2 m、寬7.0 m、設(shè)計(jì)排水量為228 t的晉卿號(hào)船調(diào)研，遇2.5 m浪高，十余名調(diào)研人員中，絕大部分暈船嘔吐。可見(jiàn)SWATH船型的耐波性確實(shí)優(yōu)于單體船型。

從上述實(shí)例可知，SWATH特別適合作為多用途休閑漁船。首先，SWATH以較小的體量獲得優(yōu)越的耐波性，可以給普通乘客提供舒適的航行體驗(yàn)，保證乘客有足夠的體力與精神進(jìn)行觀光、垂釣和娛樂(lè)，可以吸引更多的客源；其次，良好的耐波性，可以使SWATH具有良好的出勤率，既可在風(fēng)浪中出游，又可在旅游淡季的不良?xì)庀髼l件下，對(duì)海島或海洋牧場(chǎng)進(jìn)行補(bǔ)給或人員轉(zhuǎn)移； 第三，優(yōu)良的耐波性為科考及實(shí)驗(yàn)器材的使用提供了穩(wěn)定的平臺(tái)。

此外，雙體船寬闊的甲板為模塊化設(shè)備的布置提供了足夠的空間，而模塊化設(shè)計(jì)有利于提高作業(yè)效率［36］。

3 小水線面雙體休閑漁船初步設(shè)計(jì)方案

3.1 基礎(chǔ)平臺(tái)

該方案中，船舶總長(zhǎng)為34.8 m、型寬12.7 m、型深5.4 m、下潛體長(zhǎng)度32 m、下潛體最大寬度3.4 m、片 體 中心 距9.2 m、吃水2.7 m、排 水量328 t，裝設(shè)功率為588 kW的主機(jī)2臺(tái)，設(shè)計(jì)航速為12 kn。下潛體底部采用平底，以增大阻尼、提高耐波性。

上層建筑設(shè)計(jì)采取功能分區(qū)、路線求近的原則；主甲板上方前部為服務(wù)區(qū)，用于船員居住及提供膳食。簡(jiǎn)述如下：

（1）船員艙室區(qū)后端壁位于機(jī)艙前端壁上方，故將船員室置于后端壁處。這樣，船員下機(jī)艙的路線與去主甲板后方操作設(shè)備的路線最短；而且由于該船型深高，主機(jī)又置于潛體中，距船員室的垂直距離較大，故噪聲對(duì)船員的影響也較一般單體船低。

（2）食品庫(kù)設(shè)兩門(mén)：外門(mén)面向主甲板開(kāi)敞區(qū)域，且位于折臂吊最大作業(yè)范圍邊緣，便于搬運(yùn)食品入庫(kù)，且利于保持船員生活區(qū)域的潔凈；內(nèi)門(mén)設(shè)于廚房之內(nèi)，便于取物。該層設(shè)有兩層內(nèi)梯道通往上一層的艏樓甲板。

艏樓甲板上方為休息及活動(dòng)區(qū)，設(shè)有游客休息室、放映廳和健身房，以供游客休息、娛樂(lè)和健身。按目前各地休閑漁船管理辦法規(guī)定，休閑漁船每天出海不得超過(guò)8 h。一般游客對(duì)航行、垂釣和捕撈體驗(yàn)的興趣持續(xù)性是有限的，因此，有必要設(shè)置活動(dòng)區(qū)，豐富船上活動(dòng)，這對(duì)于較長(zhǎng)期工作在船上的船員及科考人員也是必要的。此外，放映廳也可以用于休閑漁業(yè)中的科普宣傳。

主甲板上方后部為模塊搭載區(qū)，用以實(shí)現(xiàn)船舶的不同功用，因此整個(gè)船舶為一個(gè)公用基礎(chǔ)平臺(tái)。主甲板及艏樓甲板平面見(jiàn)圖2和下頁(yè)圖3。

圖2 主甲板平面圖

圖3 艏樓甲板平面圖

3.2 功能模塊

功能模塊分為兩類(lèi)：

1.固定模塊，包括：

（1）設(shè)于主甲板尾部左舷的1 t×1.5 m的變幅A架，以及與之配套的1 t×200 m的采樣絞車(chē)1部；

（2）左右舷對(duì)稱(chēng)設(shè)置于主甲板尾部的1.5 t×200 m的拖網(wǎng)絞車(chē)各1部，以及與之配套的1.1 t×8 m的電動(dòng)液壓折臂吊左右舷各1部；

（3）艏樓甲板前部左右舷各設(shè)1部0.2 t×2 m的手動(dòng)旋轉(zhuǎn)吊。

2.活動(dòng)模塊，包括：

（1）貝類(lèi)采收方艙2個(gè)。貝類(lèi)采收設(shè)備由振動(dòng)分選機(jī)、去雜輸送機(jī)、高壓離心泵、泥漿泵、水流噴管和高壓吸罩等構(gòu)成。通過(guò)優(yōu)化去雜輸送機(jī)漏斗尺寸，將高壓離心泵、泥漿泵可置于漏斗下方空間，則振動(dòng)分選機(jī)、去雜輸送機(jī)、高壓離心泵、泥漿泵組合所占空間長(zhǎng)度為5.5 m、寬度為1.5 m、高度為1.4 m，因此可選20 ft標(biāo)準(zhǔn)集裝箱作為方艙。高壓吸罩、水流噴管、相應(yīng)管路等均置于方艙天花板下的吊架之上。如此，則整個(gè)系統(tǒng)可集成于方艙之中。每個(gè)方艙重7.2 t。方艙2個(gè)長(zhǎng)側(cè)面分別開(kāi)設(shè)2扇對(duì)開(kāi)門(mén)或開(kāi)設(shè)卷簾門(mén)，以便作業(yè)與維護(hù)。

（2）實(shí)驗(yàn)方艙。可直接采用20 ft集裝箱，含設(shè)備在內(nèi)。方艙約重5 t，可用集裝箱地鎖固定。由于方艙為單層設(shè)置，故地鎖受力較多層集裝箱船地鎖受力大幅減小，從而確保方艙在甲板上的穩(wěn)固性［37］。

3.3 運(yùn) 用

作為休閑漁船進(jìn)行體驗(yàn)式捕撈時(shí)，船上不設(shè)方艙。由拖網(wǎng)絞車(chē)進(jìn)行體驗(yàn)式拖網(wǎng)捕撈，待網(wǎng)拖至甲板時(shí)，由折臂吊吊起網(wǎng)囊，進(jìn)行卸魚(yú)。

進(jìn)行貝類(lèi)采收作業(yè)時(shí)，將2個(gè)貝類(lèi)采收方艙設(shè)置于左右舷。打開(kāi)方艙門(mén)，將高壓吸罩、水流噴管及相應(yīng)管路伸出舷外，并放入水中，同時(shí)用折臂吊輔助提拉住管路，然后開(kāi)機(jī)作業(yè)。

作為海洋牧場(chǎng)值班船時(shí)，可以集裝箱裝載的方式運(yùn)送貨物，也可作為倒班船使用。在必要時(shí)，也可利用折臂吊進(jìn)行網(wǎng)箱維護(hù)作業(yè)。

進(jìn)行科考作業(yè)時(shí)，將3個(gè)實(shí)驗(yàn)方艙布置到位，其中1個(gè)方艙可作為設(shè)備艙，用于存放科考設(shè)備，比如標(biāo)準(zhǔn)水樣采集器、抓斗式采泥器和浮游生物拖網(wǎng)等。其中變幅A架與采樣絞車(chē)配合，可用于水樣采集與采泥作業(yè)；折臂吊與拖網(wǎng)絞車(chē)配合，可進(jìn)行底拖采樣；折臂吊也可用于CTD系統(tǒng)采樣；手動(dòng)旋轉(zhuǎn)吊可進(jìn)行浮游生物拖網(wǎng)采樣作業(yè)。

貝類(lèi)采收方艙總重為14.4 t，實(shí)驗(yàn)方艙總重約15 t，兩者相差不大，故轉(zhuǎn)換功能時(shí)，變更模塊對(duì)船舶重量、重心影響不大。在未使用上述方艙的情況下，可利用壓載水艙調(diào)整船舶的吃水深度及重心。

4 結(jié) 語(yǔ)

休閑漁船作為新生事物，尚未有明確定義。多部地方法規(guī)將其載客人數(shù)限制在不超過(guò)12人，以將其作為非客船，從而降低安全標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)而降低造價(jià)，并以限定航區(qū)、風(fēng)級(jí)保證安全。這在休閑漁業(yè)發(fā)展初期，為便于漁民以較低的成本，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)產(chǎn)是合理的。但發(fā)展到今天，“休閑漁船”一詞的重心已經(jīng)從“漁船”轉(zhuǎn)為“休閑”，因此，船舶應(yīng)由“漁船”向“客船”轉(zhuǎn)變，方能適應(yīng)當(dāng)今休閑漁船的需求。

目前的休閑漁業(yè)已是合作化、企業(yè)化的發(fā)展模式，因此成本已不是主要問(wèn)題，而根本問(wèn)題在于如何擴(kuò)大客源，拓展應(yīng)用范圍。休閑漁船實(shí)現(xiàn)客船化后，其安全性得到提高，從而可以降低天氣對(duì)出勤率的影響。此外，安全性提高后，借助功能模塊，休閑漁船可較方便地轉(zhuǎn)為科考船、海洋牧場(chǎng)值班船之類(lèi)的特種作業(yè)船或水生生物捕撈船，從而拓展休閑漁船的應(yīng)用范圍，使之能在旅游淡季也獲得一定的收入。由于休閑漁船尺度較一般客船小，故休閑漁船可采用載客不超過(guò)36人的客船標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，也有利于降低成本。

本文論述的船舶在河口、海灣等近海作業(yè)，故拖網(wǎng)絞車(chē)、采樣絞車(chē)的纜繩長(zhǎng)度短，絞車(chē)體積小且輕，所以沒(méi)有采用方艙。若絞車(chē)較大較重，集裝箱自重已遠(yuǎn)小于絞車(chē)質(zhì)量時(shí)，也可采用方艙；但集裝箱需要作相應(yīng)加強(qiáng)。

與同排水量的單體船相比，本船吃水偏大。因此，對(duì)航道深度有較高要求。在成本可以接受的情況下，可考慮采用玻璃鋼材質(zhì)或鋁合金材質(zhì)，以降低空船質(zhì)量，減少吃水。

隨著海洋牧場(chǎng)的推廣，海洋牧場(chǎng)不僅是海產(chǎn)品養(yǎng)殖場(chǎng)所，也會(huì)成為休閑漁業(yè)的活動(dòng)場(chǎng)所。在此情形下，可用于捕撈作業(yè)、牧場(chǎng)值守、休閑娛樂(lè)和海洋漁業(yè)研究的小水線面雙體船型休閑漁船作為多面手，必將在海洋開(kāi)發(fā)中占有一席之地。