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不同材质渔船特点分析

发表时间:2024/05/28 18:46:36  来源:中国水产 2017年2期  作者:袁士春  浏览次数:392  
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本文介绍了木质渔船、玻璃钢渔船、塑料渔船和钢丝网水泥渔船这四种船的特点,从每种船的自重、能耗、成本和建造成本来介绍的。

据2015年11月农业部办公厅文件,中央财政安排专项资金,支持标准化海洋捕捞渔船更新改造。虽然至2015年底江苏海洋渔船更新改造基本接近尾声,但其他沿海各省正根据自己的条件制定海洋渔船标准船型方案,积极推进政策的落实。随着2012年江苏省政府出台《江苏省渔业安全生产管理办法》实施,江苏内陆渔船的更新改造正逐步开展。选择既符合国家节能减排政策,又适应本地需求的渔船材质,是更新改造重要一环。

目前,除钢质外,用于建造渔船的主要材质有木质、玻璃纤维增强塑料(简称玻璃钢)和钢丝网水泥等,近年来出现了塑料(如聚乙烯)渔船,尚未出现铝合金渔船。根据收集资料和笔者的实践,以钢质渔船为参考,对几种不同材质渔船的主要特点进行阐述,供更新改造中选择渔船材质时参考。

一、木质渔船特点

木质渔船是以木材为主要结构材料的渔船。在19世纪以前,几乎所有船舶均用木材制造。随着技术的进步,美国、日本等世界发达渔业国家率先淘汰木质渔船,取而代之的是玻璃钢渔船和钢质渔船。而在我国,据统计,海洋渔船中的木质渔船目前仍在70%以上。

木质渔船因建造时采用的材质不同,建造成本、使用维护成本有很大差异。如用梢木、稠木等硬质木材建造的渔船虽造价较贵,使用20年船体外板仍然很好。而采用松木、杉木等建造的渔船造价相对便宜,使用不到10年船体外板大部分需要更换。但总体而言,与钢质渔船相比,木质渔船存在以下不足。

1.自重相差大、影响安全

由于木材吸水性,渔船刚下水时因木材干燥、重心较高容易倾覆;使用一段时间,木材吸水后空船净质量明显增加,使船舶稳性难以把握。如我国北方多采用松木造船,干燥松木的密度为0.55 kg/m3,浸湿后密度可达0.85kg/m3。调研中了解到,部分木质渔船在使用数年后,干舷很难达到规则的基本要求。因此木质渔船存在安全隐患。

2.船体阻力大、能耗高

木材的比较强度远低于钢材,与同尺度的钢质渔船相比,木质渔船结构尺寸及重量明显大于钢质船,导致木质渔船自重较大,船体阻力也因此增加。由于木材的可塑性比钢材差,受木材不可塑性限制,为避免尾部外板弯曲过大而造成断裂,尾部线型一般都设计得较肥大,而首部较削瘦,因而船体型线难以按照流体力学的原理进行设计。外板必须通过捻缝达到水密等,导致船体外表面不是十分光滑,船体阻力因而增加。因此木质渔船的能耗比钢质渔船要高出15%左右,也增加了二氧化碳的排放。

3.维修时间长、成本高

因木材的腐烂、蛆蚀以及海生物的附着等,木质渔船每年需要捻缝、涂漆等上排维修,5年~10年内局部换板。钢质渔船钢板因被海水腐蚀厚度逐年减薄,基本10年~15年就要大面积换钢板一次,每年上排敲锈、油漆,要进行经常性的防锈蚀维修保养。木质渔船与钢质渔船相比,均存在船体维修时间长、成本高的问题。

4.建造与维修耗费森林资源

木质渔船建造时需要耗费惊人的木材,据测算,平均每建造一艘24m长的木质渔船,将用掉近100m3木材(原木),相当于直径30cm优质树木330棵。另外,木船维修需要跟换外板也消耗木材。因此木质渔船的建造使用,不利于森林资源的保护,增加了渔业碳排放。对我国森林严重缺乏的国家,不宜提倡继续以木质材料更新渔船,需要其它材料代替。

虽然部分材质的木质具有防腐、使用寿命长,报废时对环境污染较小等的优点。但木质渔船总体而言存在阻力大、能耗高、污染重、维修费用高、消耗森林资源等缺点。在江苏海洋渔船更新改造中,木质渔船不被提倡,新建数量远小于钢质渔船。

二、玻璃钢渔船特点

我国的玻璃钢渔船起步较晚,1973年我国第一艘玻璃钢渔船是天津塘沽渔业公司建造的拖网渔船。20世纪80年代起,受国外玻璃钢渔船大力发展的影响,又发起了几次开发和推广运动,因为部分渔船质量问题,玻璃钢推广受到严重影响,被渔船行业称为“三起三落”。近十年来,玻璃钢渔船在山东、辽宁和福建等又有了一定的发展,为玻璃钢渔船的发展点起希望之火。

1.玻璃钢渔船的优点

(1)可塑性好、便于设计

玻璃纤维与树脂通过糊制等方法并经过固化成型方式建造渔船,玻璃纤维具有很强的可塑性,船体型线可按照流体力学的减阻需求设计,艏部水线以上可采用外飘压浪线型减缓纵摇,设置球艏附体增加航速等。钢质船体虽具有一定的可塑性,但型线变化过大,施工比较困难。在几种江苏标准化钢质渔船中,虽然设置了球艏、球艉,但很多厂难以按照图纸的要求建造。

(2)材质轻、强度高

玻璃钢相对密度在1.5~2.0之间,只有钢材的1/4~1/5,拉伸强度却与钢材接近,甚至超过碳素钢,而比强度可以与高级合金钢相比。造出的渔船自身质量轻,可节省能源和提高航速,是理想的渔船制造材料。

(3)船体阻力小、热阻大

由于玻璃钢船体整体是一次成型,船体表面光滑,阻力小。船体整体性好,无接缝和缝隙,结构严密,如工艺可靠,可防止渗透。而钢质渔船主船体是通过钢板焊接,很难做到船体光滑。与同马力同尺度钢质渔船相比,玻璃钢渔船航速可提高0.5节~1节左右。

玻璃钢导热系数只有钢质的百分之一,由此具有良好的隔热性,经与其它材质渔船相比,节冰可达20%~40%左右。热导率低,隔热性能好。适合制造耐水救生艇,渔船及冷藏船等。

(4)建造周期短、损失少

玻璃钢在模具制作完工后,建造渔船简便,比钢质、木质渔船省工。批量生产容易实现,从而可降低造价。渔民从获得网具指标后开始造船到船舶投入生产的时间较钢质渔船短,既可以增加营运收入又可以减少造船期间的燃油补贴损失。

(5)使用寿命长、维修费用低

玻璃钢渔船船体光滑,耐腐蚀性比木质船和钢质船强。在正常情况下,每一两年仅需清除船体的海生物,不需油漆,不需要上排大、中、小修,可提高渔船出航率。每年可以节省一笔维修开支。钢质渔船易锈蚀,维修费用将大大增加。

(6)营运效益高

玻璃钢渔船使用寿命一般较钢质渔船长约50%,虽然建造费用高,如使用得当,维修费用和耗能费用低,节油节冰等,综合经济指标远远高于钢质渔船,实属一种低耗、高效、增益型的好渔船。2016年7月在全国玻璃钢渔船产业技术发展联盟的漳州34m拖网渔船现场交流会上,玻璃钢船东代表的发言表明:质量过关的玻璃钢渔船,航速高、维修周期短费用低、节能、节冰等优点,经济效益高。船东代表的献身说法希望大家相信玻璃钢渔船优越性。

2.玻璃钢渔船的缺点

(1)造价高、刚性不足

玻璃钢渔船在建造前需要制作模具,如果建造的渔船数量少,则成本将非常高。玻璃钢渔船一般较木质渔船约贵50%以上、较钢质渔船约贵30%以上,初投资成本高,渔民对玻璃钢渔船价格超出部分难以接受。

玻璃钢的弹性模量比钢材小10倍,玻璃钢渔船结构常感到刚性不足。层间靠树脂连接,剪切强度较低,容易变形,不宜建造大尺寸的渔船。

(2)不耐磨、不耐撞

玻璃钢渔船船底表面硬度不足,如长期经受磨蹭,船体损坏而导致渗水或漏水。江苏沿海93%岸线为粉砂淤泥质海岸,滩涂范围很广,渔船意外搁浅的可能性极大,且部分渔船长期通过搁滩在沙滩上用拖拉机运输往返数公里进行补给,玻璃钢渔船很难胜任。这也是江苏海洋渔船标准化改造没有考虑采用玻璃钢的重要原因。

虽然玻璃钢与塑料渔船具有一定的弹性,如发生轻微碰撞不会产生严重影响,当如果长期受到碰撞,船体容易受到损坏。据了解,江苏玻璃钢内河渔政执法艇平均寿命不到5年,主要原因是长期停靠在硬质趸船或码头边,风浪中趸船或码头等的防护靠垫不能有效保护执法小艇。此外,在风浪天靠泊时执法小艇需要强行顶在趸船或码头,容易导致小艇船体受损。

(3)生产条件较高

玻璃钢渔船建造规范要求温度15℃至32℃;湿度最高不应超过85%;并要考虑通风、集尘、避光直射等条件。需要专用厂房,建造时间受限受限。北方冬季较长时间的不适宜建造玻璃钢渔船,如通过加热等方法提高生产温度,则明显增加成本,使造价更高。

(4)防火困难

玻璃钢材质为玻璃纤维与树脂的复合材料,树脂易燃,因此玻璃钢渔船耐高温性能差,防火困难,如增加阻燃剂,将增加对环境污染和增加成本。渔民如使用不当,容易酿成火灾。

(5)对环境有一定污染

建造时树脂散发气味对工人和技术人员的身体有一定伤害;报废时树脂很难回收,对环境造成一定污染。欧洲已开始提出用可回收树脂建造渔船。如玻璃钢渔船大量建造,则需要考虑玻璃钢渔船报废时的处置措施,如能否发明可降解树脂或可回收树脂。

(6)老化现象

老化现象是塑料的共同缺陷,玻璃钢也不例外,在紫外线、风沙雨雪、化学介质、机械应力等作用下容易导致性能下降。因此玻璃钢渔船有一定的使用寿命。

3.改变负面影响任重道远

20世纪80年代起,推广玻璃钢渔船出现的问题主要有折断、渗水、燃烧等问题,导致玻璃钢渔船未被广泛接受。相关事故的原因主要包括:(1)技术积累不足,设计时就存在缺陷;(2)施工工艺缺陷和施工过程把关不严,导致产品质量问题;(3)部分企业存在偷工减料,采用不合格树脂和玻璃纤维制造渔船;(4)渔民使用不当,导致事故发生。如江苏某远洋公司从扬州的一家台资玻璃钢造船企业购置的总长10m玻璃钢钢小船,运营十多年仍正常使用。而从常州某厂购置相同船型的玻璃钢小船,使用仅两年就因尾轴露水导致全船渗水而无法使用,主要原因还是工艺问题。

除了需要对正面的实例进行广泛宣传外,有关部门更要充分利用研究单位与生产企业力量,在结构设计、材料研究、环境保护等方面进行创新,加强对玻璃钢渔船建造企业的监管,实现玻璃钢渔船具有更好的力学性能、工艺性能、经济性能,才能真正树立玻璃钢渔船在渔民中的形象,推广玻璃钢渔船才成为可能。

三、塑料渔船

根据网上资料,塑料渔船在我国建造有十多年的历史,浙江省部分企业建造的聚乙烯滚塑渔船,具有玻璃钢渔船中的大部分优点,如可塑性好、船体光滑、阻力小、热阻大、重量轻、使用寿命长等,同时也存在不耐磨、易燃、老化等问题。且塑料渔船在建造速度、抗冲击性、可维修性、不渗漏、重复利用等方面更有优越性。环保型塑料渔船,完全可以替代木质小渔船,能改变老百姓用木材造船的习惯,具有保护生态方面的作用,使森林资源得到有效保护。浙江省渔船检验局认可聚乙烯滚塑渔船的性能,提出对塑料材质渔船要做好相关安全性能的测试,规范初次检验流程,提高渔船检验水平,更好地服务于渔民。

目前,农业部渔业船舶检验局还没有塑料渔船的建造规范。具体用于建造渔船的塑料理化性能尚无具体资料,需要通过有关实验、试验和使用等进行论证,可用于船长12m以下的小型渔船更新改造。

四、钢丝网水泥渔船

钢丝网水泥结构渔船曾作为江苏内陆水域渔船以及广东海洋渔船的主力军,确实有独特之处。

1.钢丝网水泥渔船的优点

钢丝网水泥渔船为水泥、黄沙、钢丝网以及钢筋的混合材料固化成形的渔船,具有玻璃钢渔船中可设计性好、船体光滑、阻力小、建造周期短、维护费用低等优点,还具有以下优势:

(1)耐腐蚀性好,使用寿命长

水泥船壳对海水、对酸、碱、盐等有腐蚀性液体都有很好的抗腐蚀能力。水泥结构船壳则可以保持30年以上的使用寿命,期间不需因腐蚀而更换船壳板,这一点与玻璃钢渔船类似。据广东远洋渔船船东反应,钢丝网水泥渔船的防碱性腐蚀性能要由于玻璃钢渔船。

(2)船体坚固,适宜恶劣海况生产

船体板架结构的连接主要是由钢丝网水泥板架中的主力钢筋焊接,连接强度与钢质船焊接的强度相类似,比木船和玻璃钢船的连接强度要好。在过去的营运实践中发现,因故撞上珊瑚礁或石滩上搁浅的水泥船因整体骨架坚固,刚性足够,拖下来或稍作外壳部分修补后便可继续出海,而钢质船、玻璃钢船因刚性相对弱,可能导致船体骨架结构受损变形外,尾轴推进系统还要重新调整,而木船则往往是散架而报废。

(3)造价低

水泥渔船的造价分别比木质或钢质渔船造价低30%和50%。因采用水泥制造,模具和钢丝网设置好,可采用灌装的方式进行,较其它材质而言,建造周期明显缩短。

(4)经济效益高

水泥船的船体很少需要维修,能保持长期正常运作、出航率高。特别在南太平洋海域,恶劣海况也能出海生产。因此与钢质、木质渔船相比,营运效益提高20%~30%左右。

(5)钢丝网水泥船报废时污染少

钢丝网水泥船报废时,因主要成分是水泥和钢丝网,对环境基本没有污染,但其它机电及舾装等很难完全回收,还有少量污染物。但因报废时无回收价值,很多钢丝网水泥船被遗弃在河道或港口中,导致航道被挤占,这也是交通部门禁止水泥运输船的重要原因。

2.钢丝网水泥船的缺点

(1)自重大,不利于节能

因钢丝网水泥复合材料的比强度低于钢质、玻璃钢甚至木质,因此同尺度的渔船中,水泥渔船自重比木质渔船大20%,比钢质渔船大30%左右,因此要获得同等装载量就必须增加船的排水量,也给人水泥渔船笨重的感觉。因额外增加了排水量,导致阻力增加。

(2)耐磨不耐碰

钢丝网水泥船的表面硬度高,如搁浅等与沙质海底发生磨蹭,不至于表面损失。可在沙滩上对船体外板进行清理,可不需要上排,大大减少修理费用。

钢丝网水泥船虽然具有一定的硬度,如发生轻微碰撞不会产生严重影响,当如果较大碰撞和摩擦,船体也同样容易受到损坏。即使相同材质停靠在一起,船体周围需设置好防撞垫,减缓碰撞的冲击力。

(3)施工温度受限,不利于北方推广

水泥船在建造时,需要水泥加水凝固并需要水或水蒸气养护,需要在0℃以上建造。由于北方地区气候寒冷,对水泥渔船的施工季节有一定限制。这也正是北方很少有水泥渔船、广东及江苏水泥渔船比较多的原因。

(4)老化现象

钢丝网水泥渔船也存在老化问题,使用一定年限后,船体会出现裂纹、龟裂、疏松、剥落等现象,如非碰撞事故而大面积出现这些问题,则表面水泥渔船基本到了报废年限。

3.改变负面影响的任务同样艰巨

(1)粗制滥造给钢丝网水泥渔船带来不利影响

水泥渔船曾遍地开花,由于施工质量太差,船壳渗漏,中空夹心严重,海水逐渐渗入空隙内部,船内隐蔽位置的积水处未及时排除等原因,使用一段时间后船身会下沉,吃水增加。因粗制滥造,很多船使用时间不长就报废,名声狼藉。如江苏沿海也曾出现过钢丝网水泥渔船,因建造工艺不过关,使用7-8年就不得不报废。导致渔民从心理上对水泥船有不安全感。在部分政府部门以及专家以水泥船型落后,安全性差,外观不美,不主张新造和改造水泥渔船,对钢丝网水泥船的一种误解。

(2)政策层面对新建钢丝网水泥渔船不利

因水泥船不耐碰,如在航道中发生猛烈碰撞,容易导致沉船,而水泥船虽然刚度高但韧性不足,且水泥船剩余价值不高,导致打捞成本过高,且长期从事运输能耗也非常高。2001年交通部第8号令禁止新建、改建水泥质船舶从事内河运输。2012年,农业部也禁止用钢丝网水泥新建远洋渔船。在农业部渔业船舶检验局现行的规范性文件中,《关于浙江省《关于钢丝网水泥渔船检验发证相关事宜的请示》的批复》对新建钢丝网水泥渔船是否检验没有明确。

(3)实践证明钢丝网水泥渔船性能优良

上世纪90年代,仅湛江渔船厂一家生产机动水泥渔船可作为远洋渔船,在粤西一带受到欢迎,其它地区无人间津。2001年作者在湛江见到使用20年后上排更换主机的钢丝网水泥渔船,船东表示船体部分很少需要修理,质量明显优于江苏的沿海钢丝网水泥渔船。2013年,作者在孟加拉对2艘近30年的钢丝网水泥远洋渔船进行检验,发现船体外部基本完好,但内结构部分因缺乏维护,部分结构水泥脱离、钢丝网已露出,需要进行修补,总体而言质量很好。根据2013年的数据,广东省曾有近百艘钢丝网水泥远洋渔船。根据2015年的数据,江苏内河渔船占内陆渔船总数的42%,使用20年的水泥渔船大量存在,这些船很少需要进行船体维修。

二十多年的实践证明,在设计合理施工建造质量得以保证的前提下,钢丝网水泥渔船具有造价低、维修方便、费用低、经济效益高等优点,还具备良好的稳性,操纵性、耐波性和适渔性,能适应恶劣的海况和天气,是适于深海拖网和远洋延绳钓作业的优良船种。希望有关方面能客观对待水泥渔船。

五、结束语

本次全国性渔船更新中,“以钢代木”已成各地共识。塑料渔船是近十年来刚发展起来的新生事物,需要对其进行研究、引导和规范。而铝合金材料因价格昂贵、施工工艺要求高,近十年内不可能作为建造渔船的主要材质。

在玻璃钢渔船适用的地区,用玻璃钢材质更新改造海洋渔船将给予鼓励。但推广玻璃钢渔船需要进一步进行正面宣传、示范性应用等,让渔民真正认识到玻璃钢渔船的优越性,加强对质量不过关的企业进行处罚,让渔民能得到质量过关的渔船,玻璃钢渔船的春天才不会太远。在江苏内陆渔船的更新改造中,部分渔民开始接受采用玻璃钢材质,但数量有限。如大量建造玻璃钢渔船,报废时处置应有所考虑,防止对环境造成严重污染。

钢丝网水泥渔船具有安全、好用、耐用,经济等优点,在不违背国家政策的前提下,内陆以住家为主捕捞为辅湖泊中的渔船,适当允许渔民新建钢丝网水泥渔船,有利于方便渔民、节约成本和减少污染;对于海况恶劣、高盐碱地区且维修条件差的海外渔区,在不违反所在国政策条件下,建议对新建钢丝网水泥渔船的可行性进行研究,提高我国渔船的适渔性和经济性。

作者单位:江苏省渔船检验局

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