【摘 要】
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舷提网是秋刀鱼捕捞作业的主要方式之一,其捕捞作业主要分为放网、诱网、起网三个步骤。秋刀鱼是大洋洄游性鱼类,速度快,行动敏捷。在舷提网作业过程中经常会因为浮棒不能及时到达指定区域,导致网衣中部的沉降深度不够而减小了灯诱区的空间体积,因此动力浮棒的推进速度是影响舷提网性能的重要因素之一。推动力和浮棒结构决定了动力浮棒是否能够稳定推进,推动力大的动力浮棒能提升工作效率,增加渔船的放网次数,提高经济效益。
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舷提网是秋刀鱼捕捞作业的主要方式之一,其捕捞作业主要分为放网、诱网、起网三个步骤。秋刀鱼是大洋洄游性鱼类,速度快,行动敏捷。在舷提网作业过程中经常会因为浮棒不能及时到达指定区域,导致网衣中部的沉降深度不够而减小了灯诱区的空间体积,因此动力浮棒的推进速度是影响舷提网性能的重要因素之一。推动力和浮棒结构决定了动力浮棒是否能够稳定推进,推动力大的动力浮棒能提升工作效率,增加渔船的放网次数,提高经济效益。为减少秋刀鱼舷提网单次放网时间,提高捕捞效率,设计了一种可主动式作业的秋刀鱼舷提网动力浮棒并对其动力性能进行了研究。论文的主要研究内容与研究成果如下:（1）基于理论计算和力学分析证实了动力浮棒在理论上的可行性,并通过稳性计算得出动力浮棒三维模型尺寸。根据秋刀鱼捕捞作业的需求,提出了以水下推进器作为动力装置。在此基础上,应用Solidworks三维建模软件实现动力浮棒的设计。（2）动力浮棒的仿真试验及结果分析。基于雷诺平均Navier-Stokes（RANS）方程以及SST k-ω湍流模型方程,使用Ansys CFD软件,对动力浮棒在不同吃水深度和速度下的水体阻力进行仿真试验,为动力浮棒设计合理性提供依据。仿真试验结果表明:推进速度在0.1-0.5m/s范围内,阻力与推进速度呈正相关,其中推进速度在0.2-0.4m/s范围内阻力增加最快,其余区间内阻力增加较为缓慢;涉水深度在210-360mm范围内,阻力与涉水深度呈正相关,涉水深度在360-720mm范围内,阻力与涉水深度呈负相关。经过多次仿真试验表明,涉水深度由210mm增加至270mm,浮棒所受阻力依次递增。5组涉水深度下动力浮棒所受阻力在0.1-0.5m/s区间内随推进速度提升而增大,从总体的增长趋势观察,动力浮棒受到的阻力与推进速度的提升成正比。（3）室内试验、样机试验、海上试验以及试验结果分析。室内水槽试验表明推进器产生的力矩导致浮棒旋转,浮棒失去推动力,需要注意安装位置,尽量避免推进器和浮棒之间产生距离。样机试验根据秋刀鱼捕捞的作业环境制定最可靠的安装方法,证实了选用毛竹和多圆柱体的结构设计可有效阻止浮棒在推进过程中的自转,且推进器的安装位置有效地避免力臂产生,使得推进器的效率得到极大的提升。海上试验初步证实了动力浮棒在实际捕捞作业中的可行性,同时也发现动力浮棒在面对复杂海况动力不足的问题,需要推力大的水下推进器以满足提高捕捞效率的需求。（4）仿真与样机试验对比验证。为验证数值模拟的可靠性,基于样机参数、试验的数据建立9个动力浮棒计算模型,将仿真结果与样机试验的拉力数据共同绘制趋势图。对比CFD数值计算的阻力与样机水池实测阻力,误差在9.5%以内,同时,动力浮棒样机速度0.5m/s,涉水深度360mm时所受阻力最大,与CFD计算结果一致。当动力浮棒速度为0.29m/s,涉水深度300mm时,所受阻力为14.6N,能够在较短内将秋刀鱼舷提网推送到指定位置。满足提升远洋捕捞效率的要求。通过样机与数值模拟对比可以证明秋刀鱼舷提网动力浮棒的计算模型具有准确性。所设计秋刀鱼舷提网动力浮棒经过多次现场试验后,结果表明动力浮棒的设计方法具有高可靠性,同时,动力浮棒搭载P75水下推进器,当达到最大功率260W时,可以产生最大推力5kg,最快推进速度为0.29m/s。动力浮棒安装方式使其能够适应复杂的海上变化,为动力浮棒的推广和应用提供了较好的参考价值,为渔业捕捞装备的研究提供了良好的技术支撑。
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