一种单点系泊式抗风浪养殖船的设计

胡汝刚，朱凤仪，杜训柏

（江苏海事职业技术学院，江苏 南京 211170）

近年来，随着人们生活水平的提升，对高端海产品的需求越来越旺盛，而长期以来的过度捕捞难以为继，每年花费数百亿元进口海产品，造成了大量的储备外流。为此，国家已启动海洋牧场发展规划研究，为海洋生态建设和发展指明方向。我国海岸线漫长，海洋资源丰富，而广阔的深海区域，海洋养殖尚未开发，发展潜力巨大。

1 海洋养殖装备的发展现状

当前我国海洋养殖主要在近海进行。近海水流慢，污染不易扩散，水质差，难以开展高品质鱼类养殖，且场地已基本饱和。2015年国务院发布的《水污染防治行动计划》，明确提出在近海划定限制养殖区，将海水养殖面积控制在220万hm2左右，大力推进生态健康养殖。因此，海洋养殖业的进一步发展需要向深海拓展。

我国深海养殖自二十世纪初从国外引入了几套养殖装置开始，经过多年发展，取得很大进步，发展出了多种类型的网箱。常见的类型有浮式网箱、沉式网箱、升降式网箱，一般适用于20 m水深以内，常年风浪较小的海域。浮式网箱主要在水面进行养殖。该类网箱操作和维护如清洗、投喂等都十分方便，且易于观察网箱养殖情况，结构简单，造价较低。但该类网箱漂浮于水面，风浪直接作用于网箱框架，抗风浪能力较差，对网箱及框架材料的强度要求都很高。沉式网箱主要处在水面以下一定深度的水层，呈半封闭状态，在上部留有投饵网口，网箱内的水体积不变，在风浪袭击时不易受损。当操作需要时，网箱可以升至水面以上。该种网箱养殖可用于暖水性鱼类越冬或冷水性鱼类度夏。由于该类网箱处于水下，不直接经受风浪作用，网箱结构的强度要求比浮式网箱低，结构较简单，造价相对较低，但在操作、管理、观察和维护不便，对操作的要求较高。升降式网箱主要在开放海域的水面进行养殖作业。当大风浪来临时，可采用人工注水或充气等方法调节网箱所处水层，使网箱沉到水下一定深度，以躲避台风急浪的袭击。大风急流过后，网箱可被控制浮至水面。升降式网箱作为一种高技术养殖装备，具有抵御强风暴袭击和躲避赤潮灾害的性能。但其不足之处为网箱的上下沉浮调整增加了网箱的操作复杂性和设计加工难度，造价相对也较高。

国外养殖在以上几类网箱日趋完善的基础上，近年来，开发了多种类型的养殖装备，正在向大型化，智能化方向发展，如挪威某渔业公司2016年在我国订制的超大型桁架结构养殖网箱，实现了水温水质监测，喂养，捕捞，监控等养殖过程的自动化和智能化。

2 问题的提出

在深海进行养殖，海洋环境的影响是选择网箱类型的关键性因素，养殖作业的便捷性是影响养殖成本与收益的关键性因素。常见的漂浮在水面的养殖装置，其抗风浪性能差，远离海岸，无法实现自动化，要经常派船去喂养和维护，遇大风浪无法躲避，收成无法保障；常见的下沉式网箱，抗风浪能力大大提升，但也无法实现自动化，也要经常派船去维护，遇大风浪时，人工操作上下沉浮十分不便。

在深海养殖必需要兼顾养殖装备的安全性和养殖的经济效益，归纳深海养殖的特点，养殖装备必须满足以下几个条件：①养殖装备要能够固定在某一区域，能够抵抗较大的风浪，并且在大风浪来临时，能够躲避，以防止网箱破坏，鱼类逃走；②养殖装备的专业化和集成化程度要高，便于养殖作业；③要便于维护和管理，具备较大的设备安装和仓储空间，尽量减少派船去远海补给的频次；④结构尽可能简单，养殖消耗尽可能少，以减少投资和维护费用。

3 方案设计

依据深海海洋环境和养殖作业的要求，借鉴船舶与海洋工程应用和国内外深水养殖技术的案例，设计了一种能够满足深海养殖需求的船舶。设计效果如图1所示。①该养殖船借鉴深海采油装备FPSO(浮式生产储油船)相关技术，采用单点系泊技术，一是固定船体于某一海域，二是使船体能够随风浪变化围绕系泊装置自由旋转，始终使船舶处于最佳受力状态。②借鉴多体船布置方案，设计了船首与多道方形浮筒组成的主船体框架，将上层建造后置。该船体框架高度相对较低，整个船体重心贴近于水面，稳性极好，采用多体设计，抗摇性能优良，在浮筒内每隔一段距离设置水密舱壁，提高船体的抗沉性。③浮筒组成的框架空间是巨大的养殖区域，浮筒上部为通道，可安装设备和供人行走，便于养殖观察；利用养殖船上较大的空间设置风力、太阳能发电装置，可在远海实现部分能源自给。④养殖船是一个综合性的平台，设计了供少量养殖和维护人员居住空间，提供了安装各种养殖装备所需的场所，提供大空间仓库供储存饵料和其他必须物品。⑤在首部与系泊杆的连接处设置了活性连接装置，在大风浪来临前，可解除连接，将养殖船脱离危险区域。

图1 设计图

远离海岸的深海区域水质优良，浮游生物多，适合一些高品质海产品的养殖。该养殖船适用于水深较深，台风非主要路径的黄海、渤海等广大海域。船体结构具有设计简单、用钢量少、易于建造、投资成本少、使用寿命长、抗摇、抗沉性能好、生存能力强的特点。船体上部空间大，能够储存长期养殖所需的饲料，可安装风能太阳能发电装置和其他自动化养殖设备，框架结构隔离多个养殖区域，可实现多样化养殖需要，且该养殖船无动力系统，无需专业水手，养殖维护便捷。