小型拖網(wǎng)漁船主要參數(shù)統(tǒng)計分析(終稿)

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. 小型拖網(wǎng)漁船主要參數(shù)統(tǒng)計分析*基金項目：遼寧省海洋與漁業(yè)廳資助項目（遼海漁發(fā)[2007]172號） 作者簡介：任玉清（1971 -），男，河北萬全人，副教授，碩士，從事漁船航海技術(shù)、漁船安全管理方面的研究。Tel:0411-84762002 E-mail：ryqdl@dlfu.edu.cn 任玉清1，孫文志1，董 暉2，耿希軍3，姚 杰1 （1. 大連水產(chǎn)學(xué)院海洋工程學(xué)院，遼寧 大連，116023；2. 遼寧漁港監(jiān)督局，遼寧 大連，116015； 3. 大連中山漁港監(jiān)督，遼寧 大連，116015） 摘要：主要參數(shù)分析是漁船設(shè)計過程中最重要的工作之一。本文對收集到的45艘鋼質(zhì)漁船和38艘木質(zhì)漁船的主要參數(shù)進(jìn)行了回歸分析，得到了各種參數(shù)與船長的數(shù)學(xué)關(guān)系，并得出了漁船主要參數(shù)的估算公式，可供相關(guān)部門在漁船設(shè)計和船型論證工作中參考。 關(guān)鍵詞：拖網(wǎng)漁船，主要參數(shù)，回歸分析，估算公式 中圖分類號： 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： 引言 船舶主要參數(shù)包括主尺度、總噸位、排水量等，是表示船舶的大小并以此作為船舶性能計算和校核的參數(shù)。合理地選擇和確定這些參數(shù)是船舶總體設(shè)計中最重要的工作之一，也是開展各項具體設(shè)計工作的基礎(chǔ)。關(guān)于船舶主要參數(shù)的分析，國內(nèi)外的學(xué)者做了大量卓有成效的研究工作[1-6]，其中漁船主尺度分析只涉及到大、中型漁船[7-9]，而對于小型拖網(wǎng)漁船，特別是小型木質(zhì)拖網(wǎng)漁船的主要參數(shù)分析較少。 多年來，在我國海洋漁業(yè)中，拖網(wǎng)漁船一直是海洋捕撈生產(chǎn)漁船中的骨干力量，其中船長L（一般指垂線間長Lpp）小于40m的小型拖網(wǎng)漁船占絕大多數(shù)。作者在力所能及條件下, 收集到我國近百艘小型海洋漁船的主要參數(shù)資料，總結(jié)分析我國小型拖網(wǎng)漁船各主要參數(shù)與船長之間數(shù)學(xué)關(guān)系，在此基礎(chǔ)上，得到漁船主要參數(shù)的估算公式。 1 回歸分析方法 回歸分析是一種研究因變量對自變量的依賴關(guān)系的一種統(tǒng)計分析方法[10]，其目的之一是確定幾個特定變量之間是否存在相關(guān)關(guān)系，如存在，則找出它們之間合適的數(shù)學(xué)表達(dá)式。 1.1 一元線性回歸模型 設(shè)自變量x的觀測點為xi，i=1，…，n，相應(yīng)的因變量yi，i=1，…，n。假定觀測是獨立進(jìn)行的，則用一元線性回歸模型 （1） 對觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸分析，其中b0、b1為回歸系數(shù)，e為獨立隨機(jī)誤差，服從分布。根據(jù)最小二乘法原理，要使 （2） 達(dá)到最小值，回歸系數(shù)b0、b1的估計值、應(yīng)滿足方程組 （3） 其中 ， （4） 解此方程組即可得到回歸系數(shù)、。則，得到估計回歸方程 （5） 估計回歸方程（5）對于樣本數(shù)據(jù)擬合的緊密程度用相關(guān)指數(shù) ， （6） 來度量，R2越接近于1，表明估計的回歸方程對樣本數(shù)據(jù)擬合的效果越好；相反，R2越接近于0，表明擬合的效果越差。 變量x與y之間線性相關(guān)的密切程度用相關(guān)系數(shù) ， （7） 來度量，r的絕對值越接近于1，表明x與y線性關(guān)系越強(qiáng)；相反，r的絕對值越接近于0，表明x與y線性關(guān)系越弱。 1.2 可化成線性回歸的曲線回歸 在實際問題中，有時兩個變量之間的內(nèi)在關(guān)系并不是線性關(guān)系，這時選擇恰當(dāng)類型的曲線比配直線更符合實際情況。通常，對于無法推知變量之間關(guān)系的函數(shù)類型，需要根據(jù)樣本數(shù)據(jù)，從散點圖的分布形狀及特點選擇恰當(dāng)（R2值較大）的曲線來擬合樣本數(shù)據(jù)[11]。 2 樣本數(shù)據(jù)的收集 我國的海洋捕撈漁船，主要是小型鋼質(zhì)和木質(zhì)漁船，特別是在群眾漁業(yè)中，木質(zhì)漁船占有相當(dāng)大的比重。作者主要選擇我國小型海洋漁船中的代表船型，共收集到百余艘小型鋼質(zhì)拖網(wǎng)漁船和40余艘小型木質(zhì)拖網(wǎng)漁船的船型資料[12-14]，基本涵蓋了從北方到南方地區(qū)所有沿海省市的主要船型，并且剔除了雙甲板漁船等船型差異較大的樣本，樣本漁船的主要參數(shù)見表1和表2。 3 主要參數(shù)統(tǒng)計分析 拖網(wǎng)漁船的船型較小、設(shè)備較多，同時因為其作業(yè)特點的要求，需要較大的漁撈作業(yè)甲板面積，并且具備良好的穩(wěn)性、快速性和耐波性。因此，在選取船型主要參數(shù)時，必須將各參數(shù)聯(lián)系起來，綜合考慮各參數(shù)之間相互關(guān)系。作者主要分析船舶主尺度中型寬、型深、吃水和船長的關(guān)系，以及船長與總噸位和滿載排水量的關(guān)系，回歸出其相關(guān)規(guī)律，同時也對主尺度比值進(jìn)行了分析。 表1鋼質(zhì)拖網(wǎng)漁船主要參數(shù) Table 1 Main parameters of steel trawlers 序號 GT Loa(m) Lpp(m) B(m) D(m) d(m) △(t) 序號 GT Loa(m) Lpp(m) B(m) D(m) d(m) △(t) 1 25 19.40 16.50 4.20 1.55 1.15 51.60 24 112 32.15 27.50 6.20 2.70 2.10 192.00 2 26 19.95 16.60 3.90 1.50 1.10 42.15 25 119 32.30 27.60 6.42 2.70 2.00 196.00 3 45 23.50 20.50 4.80 2.00 1.50 91.43 26 145 32.60 28.00 6.30 3.30 2.60 282.26 4 75 27.49 22.00 5.60 2.15 1.80 132.00 27 145 32.50 28.00 6.30 3.20 2.42 253.14 5 55 25.09 22.00 4.65 1.70 1.35 70.00 28 117 32.70 28.00 6.30 2.85 2.10 203.80 6 88 27.68 24.00 5.72 2.40 2.00 154.16 29 172 36.83 30.00 7.00 3.10 2.45 307.00 7 87 27.48 24.00 5.72 2.40 2.00 154.00 30 166 35.60 31.00 7.00 3.10 2.50 334.87 8 90 28.00 24.20 5.80 2.40 1.90 137.35 31 190 36.90 31.00 6.90 3.80 2.90 336.00 9 88 28.55 24.50 5.96 2.45 1.80 149.65 32 188 37.90 32.00 7.00 3.30 2.40 305.00 10 96 29.48 24.50 5.20 2.25 1.75 125.50 33 198 38.30 32.00 7.30 3.70 2.80 366.80 11 96 28.55 24.50 6.10 2.45 1.80 151.00 34 235 39.50 33.00 7.40 3.70 2.90 426.10 12 85 29.00 25.00 5.80 2.50 1.90 147.00 35 245 41.00 35.00 7.20 3.70 2.90 395.00 13 124 30.00 25.50 5.90 3.05 2.25 195.90 36 247 41.00 35.00 7.20 3.70 2.80 375.00 14 88 29.50 26.00 5.70 2.30 1.85 150.00 37 243 42.65 36.00 7.30 3.70 2.90 415.80 15 86 29.85 26.00 5.70 2.45 1.90 152.32 38 280 42.60 36.60 7.50 3.70 2.75 452.50 16 104 30.46 26.00 5.40 2.50 1.90 137.35 39 291 43.50 37.00 7.60 3.80 2.80 439.00 17 114 30.80 26.00 6.40 2.60 1.90 183.70 40 265 43.30 37.00 7.60 3.80 2.90 463.30 18 137 30.90 26.40 6.32 2.55 2.00 184.00 41 240 43.50 37.16 7.60 3.80 2.90 462.30 19 75 30.70 26.50 5.90 2.60 1.90 181.00 42 298 44.86 38.00 7.60 4.00 3.00 493.00 20 106 30.93 26.50 6.20 2.55 1.87 168.50 43 299 44.38 38.00 7.60 3.75 2.85 499.70 21 133 30.65 26.60 6.00 2.90 2.29 225.20 44 298 44.80 38.20 7.70 3.85 2.90 500.70 22 124 31.88 27.00 6.00 2.70 2.10 182.00 45 310 44.82 38.60 7.80 3.85 2.90 497.00 23 119 31.50 27.00 6.80 2.60 2.10 203.00 表2 木質(zhì)拖網(wǎng)漁船主要參數(shù) Table 2 Main parameters of wooden trawlers 序號 GT Loa(m) Lpp(m) B(m) D(m) d(m) △(t) 序號 GT Loa(m) Lpp(m) B(m) D(m) d(m) △(t) 1 13 15.00 10.60 3.00 1.30 0.95 19.97 20 58 26.15 21.50 5.30 2.16 1.72 107.63 2 20 15.06 11.50 3.60 1.10 0.80 20.09 21 55 26.50 21.62 5.36 1.83 1.57 99.84 3 18 14.18 13.00 3.60 1.20 0.90 23.68 22 76 26.17 22.00 5.40 2.10 1.90 124.80 4 16 16.00 13.40 4.20 1.22 0.90 29.06 23 81 26.60 22.40 5.38 2.40 1.90 130.60 5 22 17.25 14.00 3.92 1.40 1.00 31.80 24 98 27.00 22.80 5.48 2.60 1.90 131.30 6 19 17.50 14.20 3.60 1.35 0.95 28.00 25 82 28.99 23.00 5.60 2.47 2.10 156.20 7 18 17.25 14.20 3.60 1.40 0.97 25.80 26 73 28.58 23.73 5.80 2.10 1.80 127.83 8 26 16.83 15.00 3.67 1.35 1.05 33.21 27 114 29.33 24.20 6.46 2.70 2.20 196.38 9 28 18.48 16.64 3.90 1.45 1.15 43.80 28 90 28.72 24.40 5.74 2.35 2.00 165.80 10 61 22.50 18.00 4.72 2.20 1.70 88.50 29 95 29.38 24.50 6.00 2.50 2.10 181.84 11 52 22.50 18.30 4.40 2.00 1.55 77.00 30 106 31.75 25.00 6.80 2.30 1.88 194.75 12 40 22.38 19.00 4.56 1.80 1.40 64.68 31 86 29.67 25.00 5.64 2.30 1.63 142.53 13 54 23.22 19.10 5.78 1.75 1.40 89.00 32 96 31.40 25.00 6.80 2.15 1.73 196.60 14 40 23.10 19.10 4.60 1.68 1.40 76.57 33 97 30.30 25.20 6.00 2.46 2.10 188.60 15 50 25.40 19.50 4.75 1.80 1.50 84.87 34 112 30.50 26.00 5.74 2.80 2.20 193.80 16 35 22.61 19.99 4.45 1.60 1.30 63.23 35 148 32.40 26.40 6.88 2.80 2.20 236.03 17 52 25.20 21.13 4.90 1.84 1.45 94.17 36 130 31.40 27.00 5.90 2.90 2.25 211.40 18 60 26.00 21.40 5.43 2.40 2.03 158.13 37 172 33.65 27.00 7.00 2.40 2.27 278.80 19 68 26.00 21.50 5.30 2.58 2.00 135.50 38 170 34.30 30.00 6.28 3.25 2.50 261.82 3.1 船長L（垂線間長Lpp） 船長是船舶主尺度中最重要的參數(shù)，其他尺度、參數(shù)需要圍繞船長確定。拖網(wǎng)漁船的船長需要滿足快速性、穩(wěn)性、捕撈作業(yè)所要求的寬敞甲板作業(yè)面積及漁撈設(shè)備的布置與使用性能、耐波性等基本要求。 作者探討了L與總噸位GT和滿載排水量Δ的關(guān)系，進(jìn)行了非線性回歸分析，得到了估計回歸方程： （1）對于鋼質(zhì)拖網(wǎng)漁船，有 （2）對于木質(zhì)拖網(wǎng)漁船，有： 圖1 船長與總噸位及滿載排水量的關(guān)系 Fig.1 The relationship between the length and gross tonnage/full loaded displacement 鋼質(zhì)拖網(wǎng)漁船和木質(zhì)拖網(wǎng)漁船船長L對總噸位GT及滿載排水量Δ相關(guān)關(guān)系的回歸結(jié)果及各量的坐標(biāo)離散點如圖1所示。容易看出，估計的回歸方程對于樣本漁船的參數(shù)具有較好的擬合效果。 圖2 船長與型寬及型深的關(guān)系 Fig.2 The relationship between the length and moulded breadth/ moulded depth 3.2 型寬B 小型拖網(wǎng)漁船由于在甲板上有較多的捕撈機(jī)械，會導(dǎo)致重心較高，容易造成初穩(wěn)性不足。因而，為提高船舶初穩(wěn)性，需要相應(yīng)的增大型寬；同時較大的型寬不僅可以滿足拖網(wǎng)漁船對于漁撈作業(yè)甲板面積的需求，而且也改善了船員在風(fēng)浪中作業(yè)的工作環(huán)境。 作者運用一元線性回歸模型分析了型寬B與船長L的相關(guān)性，得到如下結(jié)果： 鋼質(zhì)拖網(wǎng)漁船： 木質(zhì)拖網(wǎng)漁船： 圖2為船長與型寬關(guān)系的回歸結(jié)果及坐標(biāo)離散點。 3.3 型深D 對于小型拖網(wǎng)漁船，型深不僅影響到甲板下的容積，而且也影響到船舶儲備浮力的大小。所以，型深的確定首先需要有足夠的干舷，改善大傾角穩(wěn)性。另外，干舷也不要過高以免影響漁撈作業(yè)，同時，也使船舶的受風(fēng)面積增大，對船舶穩(wěn)性不利。 型深D與船長L的相互關(guān)系如圖2，一元線性回歸方程如下： 鋼質(zhì)拖網(wǎng)漁船： 木質(zhì)拖網(wǎng)漁船： 3.4 吃水d 從船舶耐波性的角度考慮，拖網(wǎng)漁船的平均吃水宜小，從而會使縱搖周期減小，有利于減緩在風(fēng)浪中的縱搖和升沉運動。但是，吃水又不可過多減小，以免引起首柱出水而產(chǎn)生過大的砰擊現(xiàn)象。 圖3 船長與滿載吃水的關(guān)系 Fig.3 The relationship between the length and full loaded draft 滿載吃水d與船長L的相互關(guān)系如圖3，一元線性回歸方程如下： 鋼質(zhì)拖網(wǎng)漁船： 木質(zhì)拖網(wǎng)漁船： 船長L與型寬B、型深D和滿載吃水d的相關(guān)系數(shù)r見表3?？梢?，L與B、D和d具有不錯的線性關(guān)系；而且，對于鋼質(zhì)漁船，線性相關(guān)程度要好于木質(zhì)漁船。 表3 回歸效果檢驗值 Table 3 The correlation index of regression effect B D d 鋼質(zhì)拖網(wǎng)漁船 0.9541 0.9543 0.9435 木質(zhì)拖網(wǎng)漁船 0.9329 0.9046 0.9286 3.5 主尺度比 船舶主尺度比是表示船體幾何形狀特征的重要參數(shù)，主要有長寬比L/B、寬度吃水比B/d、型深吃水比D/d、船長型深比L/D等，其大小與船舶的航海性能有密切關(guān)系。 （1）L/B，一般是指垂線間長與型寬的比值。該比值越大，船體越瘦長，其快速性和航向穩(wěn)定性越好，但港內(nèi)操縱不靈活。 （2）B/d，一般是指型寬與型吃水的比值。該比值大，船體寬度大，船舶初穩(wěn)性高度值也大；但船舶橫搖固有周期小，耐波性變差，航行阻力增加。 （3）D/d，是指型深與型吃水的比值。該比值大，船舶干舷高，儲備浮力大，抗沉性好；但將導(dǎo)致船艙容積增大，重心升高，同時，受風(fēng)面積也增大，對船舶穩(wěn)性是不利的。 （4）L/D，是指垂線間長與型深的比值。該比值大對船體強(qiáng)度不利。 （5）L/d，一般是指垂線間長與型吃水比值。該比值大，船舶的操縱回轉(zhuǎn)性變差。 L/B、B/d和D/d是三個獨立的主尺度比，而L/D 和L/d則可以從前三者導(dǎo)出。作者統(tǒng)計了小型拖網(wǎng)漁船主尺度比的取值情況，如表4。各主尺度比值與船長的關(guān)系如圖4所示。 表4 小型拖網(wǎng)漁船主尺度比 Table 4 The dimension ratios of small trawlers 建造材料 L/B B/d D/d 范圍 平均值 范圍 平均值 范圍 平均值 鋼質(zhì) 3.93-5.00 4.483 2.38-3.65 2.91 1.19-1.38 1.31 木質(zhì) 3.19-4.53 3.984 2.61-4.67 3.27 1.06-1.44 1.26 圖4 各主尺度比船長的關(guān)系 Fig.4 The relationship between the length and the dimension ratios 4 討論 4.1 小型拖網(wǎng)漁船各參數(shù)與船長的相關(guān)程度 小型拖網(wǎng)漁船中，鋼質(zhì)拖網(wǎng)漁船各參數(shù)與船長的相關(guān)程度均較木質(zhì)拖網(wǎng)漁船高。究其原因，作者認(rèn)為應(yīng)該與小型木質(zhì)海洋漁船的外部構(gòu)件不夠標(biāo)準(zhǔn)有關(guān)，如：“大拉”、“二拉”均是因材施建，厚度大小差異太大。另外，對主尺度的確定必然存在著較大的誤差問題。因此存在著同一線型的船舶，其主尺度不同的現(xiàn)象。 4.2 小型拖網(wǎng)漁船的主尺度比值與船長的關(guān)系 小型拖網(wǎng)漁船的L/B隨船長增大存在增大的趨勢；D/d隨船長的增大則變化不大；B/d則隨船長的增大存在減小的趨勢，如圖4所示。而且，木質(zhì)拖網(wǎng)漁船的B/d較鋼質(zhì)拖網(wǎng)漁船偏大。 5 結(jié)束語 主要參數(shù)的分析是漁船設(shè)計工作的基礎(chǔ)。通過對收集到我國小型鋼質(zhì)和木質(zhì)拖網(wǎng)漁船的主要參數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計分析，得到了小型拖網(wǎng)漁船主要參數(shù)確定的估算公式。但是，由于作者收集的樣本船型資料包括還不能根據(jù)作業(yè)海區(qū)的特點進(jìn)行分別統(tǒng)計。但是，作者的回歸結(jié)果基本體現(xiàn)了小型拖網(wǎng)漁船的船型特點，對相關(guān)的船舶設(shè)計人員在實踐中應(yīng)用會有一定幫助。 參考文獻(xiàn) [1] 金平仲，榮煥宗.　船舶主尺度的回歸分析[J]. 船舶工程，2004，26（5）：8-18 [2] 吳松泉. 沿海小型貨船主尺度分析[J]. 船舶工程，1981（5）：16-20 [3] 郭亨翔，倪家俊，張蓓玉. 當(dāng)今世界優(yōu)秀船型主要參數(shù)的回歸分析[J]. 船舶設(shè)計通訊，2002（3-4）：12-15 [4] Fung S.C.，Leibman L. 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Fishery port supervision of Zhongshan Dalian，Dalian 116015，China） Abstract：Analysis of the main parameters is one of the most important work of the design process of fishing boat. In this paper, the main parameters of fishing boat statistical analysis is made based on 45 steel trawlers and 38 wooden ones, and the relationships between the length and other parameters are studied, the formulas of estimating the main parameters are proposed. These formulas may be used in design and also formed foundation for technical and economical evaluation. Key words：trawler；main parameters；regression analysis；estimating formulae .