玻璃钢渔船主要参数分析及设计特点.pdfVIP

刁有明，等： 玻璃钢渔船主要参数分析及设计特点 1 7 玻璃钢渔船主要参数分析及设计特点 刁有明1 ，任莉1 ，张文孝1 ，严永生z ( 1 大连海洋大学机械与动力工程学院，辽宁大连1 1 6 0 2 3 ； 2 江苏省运河航运公司船厂，江苏淮安2 2 3 0 0 2 ) 提要玻璃钢渔船在我国还属于新生事物，其参数的选择需要借鉴大量的资料。本研究运用回归分析 法对现有的船型进行统计分析研究，得出玻璃钢渔船主要参数的数学关系式，并分析了玻璃钢渔船的设计特 点，可供相关渔船设计部门及设计者参考。 关键词玻璃钢渔船统计分析回归分析法 中图分类号U 6 6 2文献标识码A T h eS t a t is t ic a lA n a l y s iso fM a inP a r a m e t e r sa n dD e s ig n F e a t u r e sf o rF R P F is h in gV e s s e l s D I A OY o u m in 9 1 ，R E N L j l ，Z H A N GW e n x ia 0 1 ，Y A NY o n g s h e n 9 2 ( 1 S c h o o lo fM e c h a n ic a la n dP o w e rE n g in e e r in g ，D a l ia n0 c e a nU n iv e r s it y ，D a l ia nL ia o n in 9 1 1 6 0 2 3 ，C h in a ； 2 J ia n g s uC a n a lS h ip p in gC o ，L t d ，H u a ia nJ ia n g s u2 2 3 0 0 2 ，C h in a ) A b s t r a c tA san e wt h in ginC h in a ，t h ep a r a m e t e rs e I e c t io no fF R P f is h in gv e s s e ln e e d st o r e f e r e n c eal o to fin f o r m a t io n s I nt h isp a p e r ，t h er e g r e s s io na n a l y s isisa p p l ie dt op r o v id es t a t is t ic a la n a l y s iso fe x is t in gF R Pf is h in gv e s s e l s ，t h er e l a t io nf o r m u l ao fm a inp a r a m e t e r sa n d t h ea n a l y s iso fd e s ig nf e a t u r e sa r eg iv e n ，w h ic hc a nb ep r o v id e dt ot h er e l e v a n td e s ig nd e p a r t m e n t sa n dd e s ig n e r s K e y w o r d s F R Pf is h in gv e s s e l sS t a t is t ic a la n a l y s is R e g r e s s io na n a l y s is l 前言 随着人们环保意识的不断提高，节能、低碳的生 活理念已普遍为人们所接受。对渔船而言，大力发 展玻璃钢渔船，已被大多数业内人士及渔船使用者 所认可。近年来，各地采取相应的鼓励政策，使得玻 璃钢渔船的数量和以往相比有了明显增长。但由于 历史原因，玻璃钢渔船在我国还处于起步阶段，各项 技术有待提高。实践证明，为了保证玻璃钢渔船的 优良性能，其主要参数的选取与其他材质的渔船有 所不同，因此，有必要进行研究。 基金项目：国家自然科学基金项目( 5 1 1 0 9 0 2 3 ) ；辽宁省海洋与 渔业厅项目( 2 0 1 0 1 9 ) ；辽宁省科技攻关项目( 低碳节 能型玻璃钢( F R P ) 渔船的开发与制造研究) ( 2 0 1 1 2 2 0 0 5 0 ) 。 作者简介：刁有明( 1 9 6 9 一) ，男，实验师。 2 回归分析法 回归分析旷2 3 是数理统计学科的一个重要分 支，是处理变量之间相互关系的一种数学方法。回 归分析主要分为线性回归和菲线性回归分析。 对于简单线性回归问题，假定咒对观察值( 置， y ，) 是直角坐标系上的咒个点，i= 1 ，2 ，咒。z 。不完 全相同，则线性回归方程表示为 y = 岛+ 卢l z 其中回归系数，可根据最小二乘法估计得 ( & 一，一鼠 。 J，训i一规万 l 反= 笋：专上 “ z ；y ；一咒( = ) 2 造船技术 2 0 1 2 年第6 期( 总第3 1 0 期) z i弘 这里，i一生，歹一生。 lL|l 对于非线性回归问题，有些曲线回归模型通过 变量代换可以化为线性回归模型，然后用线性回归 分析方法建立线性回归方程，最后返回到原来的曲 线关系，则得到所要求的回归方程。假如非线性回 归模型为幂函数了一蚴，口 o ，z o ，取对数，得 l n 了一l n 口+ J 8 l n z + l n 。令y + = z 咒y ，p o Z 咒d ，x 一 z ”x ，p 。一p ，一z ，z ，则得到y 。关于x 。的线性回归 模型为y + = p 。+ 8 ，x 。+ 。利用通常的线性回归分 析方法得线性回归方程为弓。= 岛+ 届z + 。返回到 原来的幂函数关系，则得幂函数回归方程为多一 缸口，其中多一+ ，丕一毋，p = 两。 3 型船数据的收集 玻璃钢渔船不同于其他材质渔船的一个显著特 点，就是批量建造。因为玻璃钢渔船的生产要借助 于模具，模具的造价与一艘船的造价基本相等，而玻 璃钢渔船的造价原本较高，若一船一模，不仅浪费， 而且船价很高，难以令渔民接受。从推广的角度出 发，需设计标准船型、方便成批建造，这样做既可以 提高模具的利用率，又可降低造价，可谓一举两得。 因此，近年来，我国玻璃钢渔船的数量虽然大增，但 船型却不多。在研究时，搜集了近2 0 艘全国各地建 造的、具有代表性的各类玻璃钢渔船进行统计分析， 型船数据主要来自农业部渔业船舶检验局和中国渔 船渔机渔具行业协会编辑的中国海洋渔船图集， 以及作者参与设计的船型，包括拖网、围网、延绳钓、 休闲渔船等，种类比较齐全，具有一定的实践指导意 义。需要说明的是本文收集的所有船型，船长都在 3 0 m 以下。这是由于玻璃钢材料的刚性差，不适合 用来建造大型船舶，一般用来建造3 0 m 以下小型船 舶比较经济。因此得出的公式及结论仅适用于这个 范围之内。 4 主要参数统计分析 同其他材质渔船一样，玻璃钢渔船也要进行渔 捞作业，具有渔船的共性，其设计工作的程序可参照 其他材质渔船的程序进行。然而，玻璃钢渔船具有 质量轻、航速快、寿命长、耐腐蚀、耐冲击及易维修保 养等优点 3 ，为了充分发挥这些优越性，其主要参数 的选取有其独特之处，下面逐一介绍。 4 1 鱼舱容积 渔船属于布置地位型船，其舱容的大小是决定 能否满足装载的关键。渔船在营运中主要用于装载 的容积为燃油、淡水以及渔获物H 。因此，渔船的舱 容为燃油舱、淡水舱及鱼舱的舱容之和。 经统计分析，得到玻璃钢渔船的舱容与主尺度 立方数之间的回归结果如图1 ( a ) 所示，回归方程为 51 v o 1 4 6 9 ( L P P B H ) 1 1 3 7 8 J 二- J 其中鱼舱作为储存渔获物的处所，还要维持舱 内保持较低的温度以达到对渔获物进行保鲜的作 用，在渔船的舱容中应首先考虑鱼舱容积。经统计 分析，得到玻璃钢渔船的鱼舱容积与主尺度立方数 之间的回归结果如图1 ( b ) 所示，回归方程为： V 一0 4 7 3 ( L P P B H ) o 8 5 5 6 协8 蜥坼3 ( a ) 舱容与主尺度立方数的关系 嘞鱼舱容积与主尺度立方数的关系 图1 舱容与主尺度立方数的关系 刁有明，等：玻璃钢渔船主要参数分析及设计特点 4 2 船长( 垂线闻长L 尸P ) 船长是渔船主尺度中一个极其重要的尺度，与 快速性、稳性、耐波性、渔捞作业要求的布置与性能， 以及渔船造价等密切相关，因此格外重要。 由于渔船属于布置地位型船。从容积和布置方 面考虑，先估计渔船的主尺度立方数，然后经统计分 析，得到玻璃钢渔船的船长与主尺度立方数之间的 回归结果，如图2 所示。回归方程为： L P P = 3 1 4 9 7 ( L P P B H ) o 3 4 9 6 图2 船长与主尺度立方数的关系 4 3 型宽B 渔船的型宽，特别是中小型渔船，取值较普通船 舶为大，这样有利于布置捕捞设备、提高初稳性。运 用线性回归分析，得到玻璃钢渔船的型宽与船长之 间的回归结果如图3 所示，回归方程为： B 一4 4 5 0 1 + O 0 5 0 4 L 仲 图3 型宽与船长的关系 4 4 吃水T 从耐波性考虑，平均吃水要小些，这会使得渔船 的纵摇周期减小，并有利于缓和纵摇与起伏运动。 但应注意不要过多减小真正的吃水值，吃水值过小， 容易引起渔船前踵出水而产生拍击现象，对渔船强 度不利。 从稳性考虑，吃水过小同样对稳性不利，因此， 应根据其他参数，综合考虑。运用线性回归分析，得 到玻璃钢渔船的吃水T 与船长L 劬之间的回归结果 如图4 所示，回归方程为： 丁一0 6 5 6 9 + O 0 6 3 8 L p p 图4 吃水与船长的关系 4 5 型深D 在选取渔船型深时，除了要考虑中心高度外，还 要考虑甲板下容积的需要。因为渔获物的积载因数 较大，需要充足的甲板下容积。从经济性角度考虑， 为避免造价过高，尽量不增加船长；从稳性角度考 虑，为避免大倾角稳性不佳，不宜过多增加型宽。因 此，增加型深是增加甲板下容积的唯一有效办法，正 是因为渔船对甲板下容积的要求较高，其取值也较 一般船舶为大。运用线性回归分析，得到玻璃钢渔 船的型深与船长之间的回归结果如图5 所示，回归 方程为： D 一2 ，4 1 0 4 + 0 0 0 8 3 L p p 4 6 干舷F 干舷值决定储备浮力的大小。对于渔船这样的 中、小型船舶，从安全性的角度考虑，其储备浮力的 大小至少要达到排水量的5 0 ，小型渔船可以达到 1 0 0 ，因此，渔船的于舷值也较其他类型的船舶为 造船技术 2 0 1 2 年第6 期( 总第3 1 0 期) ，建船数据l 鲢性回归l # t 4 目t * _ _ _ B _ ， + # * 图5 型深与船长的关系 大。运用线性回归分析，得到玻璃钢渔船的干舷与 船长之间的回归结果如图6 所示，回归方程为： F 一1 8 5 1 7 0 0 5 8 9 L 抑 图6 干舷与船长的关系 4 7尺度比 除了主尺度外，还经常采用船舶各主要尺度问 的比值表示船舶几何特性。玻璃钢渔船的主要尺度 比值如表1 所示。 表1 玻璃钢渔船的尺度比 尺度比 L f BB 1L f DD f T 数值范围3 8 1 4 9 62 4 2 3 3 39 3 7 1 0 4 21 1 3 1 5 平均值 4 3 92 7 59 7 l1 2 4 5 玻璃钢渔船的设计特点 国内外的经验都已证明：玻璃钢渔船的长度一 般应3 0 m 5 。传统上，我国这部分渔船均为木质， 若采用玻璃钢建造，可节省大量的优质木材，有利于 保护自然资源和生态环境。由于玻璃钢渔船具有木 质渔船无法比拟的优点，各国都非常重视，并在发达 国家很快推广开来，部分发达国家玻璃钢渔船占全 部渔船总数的比例情况如表2 所示。由于玻璃钢渔 船自重轻，因此，在船型的设计上与其他材质的渔船 相比，有其自身特点。 表2 部分发达国家玻璃钢渔船情况 国家( 或地区) 美国日本我国台湾 玻璃钢渔船占全部 1 0 0 9 0 8 0 渔船总数的比例 ( 1 ) 与同尺度的其他材质渔船相比，宽度吃水比 有所增加，这主要从稳性的角度考虑。由于玻璃钢 渔船的自重较轻，与同尺度的其他材质渔船装载相 同，则吃水较浅，稳性较差，增大型宽的目的是为了 改善初稳性。但由公式1 可以看出，宽度吃水比对 初稳性的影响同样重要，若保持排水量不变，增加 B T ，会导致两端过于纤瘦，这对船在波浪中航行是 极不利的，容易造成倾覆的危险。因此，玻璃钢渔船 的B T 与其他材质的渔船基本相同。要保证这样 的尺度关系，解决办法是加固定压载。适当的固定 压载不仅能改善初稳性和大倾角稳性，还有利于保 持较好的快速性和耐波性，在渔船的设计中已普遍 被采用。因玻璃钢渔船的自重较轻，其固定压载应 比同尺度的其他材质渔船大。 涮一( 3 r - 乙) 等 ( 1 ) d ( 昙) 式中G M 初稳性高； r 初稳性半径； Z 。 浮心距基线高； B 型宽； T 吃水。 ( 2 ) 干舷值较同尺度的其他材质渔船稍大。这 样就增大了储备浮力，对抗沉性有利。稍大的干舷 值还改善了渔船的大倾角温性和溅浸性。从数据 看，玻璃钢渔船的干舷值与型宽的比值平均为o 1 0 8 ，大于通常渔船F O 1 B 的数值。 ( 3 ) 设计时还应考虑船形系数的选择，采用较小 的舯剖面系数，从而导致稍大棱形系数，有利于船的 耐波性，也能使船的两端较丰满，在迎浪时首尾能很 容易升起。实船经验也表明了稍大的棱形系数的对 缓和纵摇与起伏运动是有利的。 刁有明，等：玻璃钢渔船主要参数分析及设计特点 另外，我国玻璃钢渔船所采用的线型为折角线 型。折角线型便于制造胎具，且有舱容方整及有较 佳的横摇阻尼等优点口j 。但从船的性能上来说，流 线型船型并非不适合玻璃钢渔船采用，只是造价较 高、制造胎具麻烦，若条件允许，也可采用。由于我 国地域辽阔、海岸线长，各地渔民的用船习惯和捕捞 方式各不相同，设计时也要充分考虑，因地制宜，寻 求各方都锈认同的船型方案。 6 结论 ( 1 ) 由于玻璃钢材质的特殊性，使得玻璃钢渔船 的设计，与传统的渔船设计不同。我国玻璃钢渔船 品种、数量都少，可供借鉴的母型船也比较难找。设 计时需要大量收集国内外的优秀船型，经过充分的 技术经济论证，才能确定最佳尺度方案。 ( 2 ) 玻璃钢渔船的设计，还要经过实地考察，充 分结合当地作业情况和渔民的作业习惯，才能开发 出适合的船型。 ( 3 ) 折角线型船型并非适合玻璃钢渔船采用的 唯一线型。 参考文献 1 滕素珍，冯敬海数理统计学 M 大连理工大学出 版社，2 0 0 5 。 2 何晓群现代统计分析方法与应用 M 中国人民大 学出版社，2 0 0 7 3 齐建军、高清廉1 1 8 k w 定置网玻璃钢渔船的设计 J 渔业现代化，2 0 0 2 ，( 6 ) ：3 8 4 贾复渔船设计 M 北京：中国农业出版社，1 9 9 0 5 张崇杰玻璃钢渔船结构设计研究报告 J 玻璃钢 2 0 0 1 ，( 2 ) ：2 6 钱鸿玻璃钢渔船的设计特点分析 J 造船技术1 9 8 8 ， ( 1 0 ) ：4 0 气e 弋也 心弋e 气， 心，口。气c 气e 世 心 “ 口e 气也气e 气c 世1 心，口。气c “ 口e 气e ，“口。气e 气c 心1 心d 矗9 e 气c 气c 弋e e 汜d 孓譬e 气c 代e 气 謦o 上接第4 页 型深水港建设以及油气开发向深海进军等，这种转 变为新船型、海洋工程装备的发展提供了空问。我 国造船业应该在传统三大船型的基础上，发展新型 船型，向大型、超大型集装箱船、L N G 船等特种船舶 以及海洋工程装备转变，发展高科技、高附加值船 型，以提升企业的国际竞争力，占领新的市场。启东 放弃了传统造船业，进军海工装备业，转型升级之路 独具特色；青岛造船业为了在后金融危机时代求生 存，开始向特种船、海洋工程领域转型。国内大型船 企为了占领新市场，提升自身竞争力，也纷纷走上转 型升级之路。 4 4 信息技术提高企业效率 当今世界经济已经进入了全球化和信息化时 代，随着科技的进步和社会信息化的不断加深，信息 技术已渗透到船舶行业的方方面面。船舶工业信息 化建设对于改善研发流程、提高研发效率具有重要 的意义，但由于单件小批量是造船业最大的特点，使 得信息化建设的难度加大。在后金融危机时代，在 船舶企业处于低潮时期，信息技术的应用能够有效 地帮助船舶企业从传统模式向现代造船模式转变， 可以降低船企的成本，缩短企业新产品的开发周期。 同时信息技术可以提高船企的管理水平，加强决策 的有效性以及提高工作效率，