渔船加长改装与航区变更分析

2023-03-01王贵彪崔雪亮李永生吴峰张海波

船海工程 2023年1期

王贵彪,崔雪亮,李永生,吴峰,张海波

(1.浙江省海洋水产研究所，浙江舟山 316021;2.浙江海洋大学海洋与渔业研究所，浙江舟山 316021; 3.浙江省海洋渔业船舶交易服务中心，杭州 213022)

随着近海渔业资源的枯竭，大量近海渔船面临着无鱼可捕的局面，捕捞行业前景不容乐观。而将一部分船况较好的大型近海渔船改装为远洋渔船，能够有效缓解近海渔资源的捕捞压力。目前，国内学者对渔船改装设计研究主要集中在加装制冷系统、LNG动力改装、拖网渔船双速比齿轮箱改装等方面[1-2]，而对渔船船体加长、近海航区改远洋航区等方面研究还较为少见。此外，随着船舶维修行业的快速发展，将船型加长的相关建造工艺已经成熟，不少船厂已经有了船舶加长改造工程的案例[3]，这为渔船船体加长在施工方面提供了宝贵的经验。

本文以某近海灯光围网渔船为示范应用对象，将其船体加长并改装成远洋作业渔船，对其结构强度、稳性等船舶设计重要内容进行重新计算和校核，使其满足相关现行规范、规则的要求，提出了船型加长后不满足法规的构件加强方案以及提高船舶稳性安全的方法，分析了近海渔船船体加长并改装为远洋航区的可行性。

1 “加长改装”设计概述

该船原为钢质单甲板、单底(局部双层底)、单推进系统、横骨架式结构、艉机型近海灯光围网渔船。原船型为典型的单船有囊围网渔船，考虑将其加长后改装为远洋灯光围网渔船，进行远洋作业。船型改装前后的主尺度及主要参数见表1。该船型加长后，其L/B，B/D依然满足《钢质远洋渔船建造规范》的要求，其中L为结构计算船长，B为型宽，D为型深。

表1 改装前后船型主尺度参数对比表

1.1 船体主要改装内容

渔船能否加长并改装为远洋渔船，从技术角度来讲主要取决于加长后船体结构强度和完整稳性能否满足远洋渔船的相关要求。因此，本文仅从船体结构、稳性安全两个方面进行阐述，而其他内容如救生消防设施、通导设备、信号灯等均按照现行的规范、规则进行改装与配备，不再赘述。

1)将船型在船中处(约#41+200)割开，并以该处的剖面外形接长6 m。原4号冷海水保鲜鱼舱在加长后改为冷藏鱼舱并在其下设置双层底，双层底下设置左右两个燃油舱。将原船型的1号至3号冷海水保鲜鱼舱均改为冷藏鱼舱。

2)在驾驶室与艏楼艉端壁间，加设工作棚。同时在原艏楼后以及甲板室内新增冻结间，增加改装后船舶的载货量和速冻能力，满足远洋作业的捕捞需求。

3)在船尾设置筏架，用来放置围网工作艇。

4)其余如信号灯等设备均按照现行规则要求进行改装。

1.2 改装设计依据

该船满足中华人民共和国海事局及中国船级社的有关规范和规则，主要设计依据[4-6]:①《钢质远洋渔船建造规范》(2021)，以下简称《规范》；②《远洋渔船法定检验技术规则》(2019及其修改通报)，以下简称《规则》；③《海洋渔业船舶法定检验规程》(2003)，以下简称《规程》。

2 船型结构设计与校核

船体加长并改变航区后，必须对原船的结构进行校核，对不满足要求的构件提出加强方案或者割换处理，确保其能够满足规范的要求。结构的设计与校核具体可分为对原船部分结构的校核和对加长部分结构的设计两部分内容。

2.1 接长后结构校核

经过对比《钢质国内海洋渔船建造规范》和《钢质远洋渔船建造规范》，并结合船型主尺度变化情况：①涉及的主要构件的计算公式基本一致；②本船结构计算船长增加，型深不变而吃水减小。故可免于对仅与型深、吃水等参数有关的构件校核，如肋板高度、肋骨、舱壁及舱壁扶强材等。具体构件校核情况见表2，对不满足《规范》的构件进行腐蚀情况的计算，并与表3要求的腐蚀极限进行对比。

表2 船型主要构件校核情况

表3 船体构件腐蚀极限

由表2可知，该船的板材和构件基本都能满足《规范》要求，少数构件的腐蚀并未达到《规程》要求换板材的腐蚀极限。因此，该船在接长6 m并改为远洋航区后，其构件和板材的尺寸依然满足相关要求。

在校核过程中，如遇到构件不满足《规程》要求时，针对不同的构件可采用以下几种加强方案。

1)甲板纵桁不合格时，可视情况设置支柱以减小桁材的跨距，或在原面板上贴焊一块钢板，增加纵桁的剖面模数，使其达到要求。

2)构件面板剖面积如肋板面板不合格时，一般采用在原面板上贴焊钢板的方法加大面板的剖面积。

3)若船体外板包括甲板、平板龙骨、舷侧板或者中内龙骨、旁内龙骨腹板等由计算船长决定厚度的板材不满足要求时，考虑到割换板材工作量巨大，应考虑缩短船体加长的长度或者重新评估加长的必要性和经济性。

2.2 新建部分结构设计

为保证船型线型的相对光顺，该船选取船中处割开，并以该处的剖面线型作为加长部分船体的型线加长6 m。为保证船体构件的整体性和连续性，接长部分构件尺寸与原船结构尽可能保持一致，同时甲板纵桁、旁底桁的间距均与前后舱室内对应的构件对齐，保证纵向构件在同一平面内连续。

原船型设有立龙骨，其内填充混凝土作为固定压载。但加长部分的龙骨采用实心铸钢，一方面能降低船型的重心，另一方面能将舱底原本用于混凝土压载的空间设置成燃油舱，提高船型的自持力和续航力，满足远洋作业的航行需求。同时，在两者交接处分别采用2块腹板焊接在龙骨的外侧，保证新设的实心铸钢与原龙骨连接处的刚度。

在艏楼后端增设冻结间，不但能够提高船型速冻渔获的能力，而且能够加长上层建筑的有效长度，降低船型的最小干舷要求，使其符合远洋渔船的要求。

3 稳性核算

3.1 计算工况选取

该船改装为远洋灯光围网渔船，而围网渔船甲板上捕捞机械复杂，且大多位于主甲板以上位置，同时堆放的网具重量也较大[7]，使得围网渔船的稳性安全裕度低于同尺度的其他渔船。根据《规则》要求并结合实际情况，该船选取了以下6种工况来对稳性进行核算。

表4 计算工况

3.2 完整稳性计算结果

利用COMPASS软件对该船进行各种装载下的稳性计算，具体结果见表5。

由表5可以发现，经过稳性核算，该船加长并改为远洋航区后，稳性的几个重要计算值都大于《规则》的要求值，该船的设计能满足《规则》对远洋航区灯光围网渔船的要求，稳性情况总体良好。捕鱼中工况和空载结冰到港工况为稳性相对危险的两种工况，船东在航行、作业时应予以重点关注。

表5 各种装载状态下浮态和稳性计算结果

若加长后的船型稳性不合格或安全裕度较小，一般可采用以下几种方案对船型加以改进。

1)除加长部分龙骨采用铸钢件外，也可将加长部分以外的部分龙骨换成铸钢件，或者在外龙骨两边各设置一条旁外龙骨，并根据稳性估算结果确定采用铸钢件或者采用钢板焊接龙骨内填充混凝土。

2)尽可能防止主船体以上的各类重量的增加，如对该船而言，若所校核稳性不理想，则应考虑不增加艏楼后至甲板室间的工作棚。

3)在可能的情况下，将1～2个鱼舱改为空舱或减少燃油、淡水的容积，降低船型的吃水，从而增加最大复原力臂，保证稳性裕度。此时，须重新考虑对船型加长的必要性以及经济性。

4 改装前后船型对比分析

对该船进行加长并改装后，其主要性能变化见表6。

由表6可以发现，船型加长改装后，船型的淡水舱容积保持不变，燃油舱、冷藏鱼舱的容积增大，而冰舱、冷海水舱容积减小，船型自持力由15 d增加到25 d，续航力由2 000 n mile增加到6 000 n mile。改装后船型新设容积111.21 m3的冻结间，冻结间设计温度一般能达到-25 ℃左右，且速冻保鲜周期大于冷海水保鲜及冰保鲜，完全能替代这两种传统的保鲜方式，更能适合远洋作业。由于船型加长而主机功率及螺旋桨等推进装置未进行改装，导致其设计航速由11 kn下降至10.5 kn，但依然能满足船东的使用需求。

表6 改装前后船型性能对比

5 渔船加长改装优缺点分析

相比建造1艘全新的远洋渔船，仅对原船型进行加长来提高渔船载货量，所需的人力、物力成本大幅下降，可以让船东在短时间内利用相对较少的投资，提高渔船的作业效益。加长后船型在渔获和燃油、淡水装载量有了大幅度的提高，加上渔获制冷系统的改装使得船型的作业周期变长，能够显著提高单次航行作业的效益。

然而，船型的加长使得结构强度和稳性的安全余量减小，给船型带来一些稳性、结构强度等方面的风险。同时对远洋渔船而言，船型加长使得其船长更接近实际海况的波长，加大其处于纵摇和升沉谐摇状态的可能性，对渔船航行、作业和随船人员舒适性产生一定的不利影响。同时，船型的加长也使得船型倒车、转弯等操纵性变差，对船员的驾驶能力也提出了更高的要求。

因此，在前期对船型进行加长及改航区方案设计时，应充分论证改装对船型稳性和结构强度的影响以及船型改装后的经济性。