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拖网渔业的“翅膀”如何更高效?——网板水动力学研究全解析

2026-08-17 12:14:52

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论文题目：拖网网板的水动力学特性研究进展作者：尤鑫星，胡夫祥，黄六一，许庆昌，庄鑫

本文亮点

1.网板阻力占拖网系统总阻力的20%~30%，是影响捕捞能耗和效益的关键构件；

2.系统梳理了单翼型、双翼型、复翼型、特殊型四大类网板的结构特征与水动力性能，汇总了国内外代表性网板的升阻力系数数据；

3.深入解析了升力促升机制、阻力减阻机制、压力中心与拖曳稳定性的水动力学响应规律；

4.归纳了节能省力型与生态友好型两种发展理念下的网板设计要点与技术方法，介绍了微离底操控技术的研发进展；

5.提出了网板设计从经验试错→CFD仿真→人工智能优化的技术演进路径，展望了刚体力学模型构建与智能控制的未来方向。

本文引言

单船拖网作业是我国海洋捕捞的主要方式，年捕捞量约占海洋捕捞总产量的50%。网板作为拖网系统的重要构件，负责维持网口的水平扩张，直接影响捕捞效率。研究表明，网板阻力占整个拖网系统阻力的20%~30%，因此网板的水动力性能与燃油消耗、捕捞产量、海底环境影响密切相关。一个性能优异的网板应具备高升力（扩张力）、低阻力、拖曳稳定、易操控且对海底影响小的特点。然而，目前我国远洋拖网多配备国外高性能网板，近海则普遍使用简易低效的网板，自主研发能力相对薄弱。本文系统回顾了国内外网板水动力特性的研究成果，深入分析了影响因子及其响应规律，总结了不同发展理念下的设计要点，旨在为我国高性能网板的自主研发提供理论参考。

研究结果

图中四类网板的结构差异本质上是升力性能、操作便利性、生态影响三者之间权衡的结果。单翼型结构简单但升力有限，双翼型操作灵活且稳定性好，复翼型可调节性强，特殊型针对特定生态需求设计。我国应在吸收各类设计优势的基础上，开发适合本土作业条件的系列化网板产品。

图 1 国内外不同种类的拖网网板

为网板的力学分析提供了标准化框架。理解升力、阻力、力矩的产生与平衡关系，是优化网板结构参数、设计智能调控系统的基础。特别是重心与压力中心的相对位置，直接决定了网板能否“站得住”而不倒伏。

图 2 网板的水动力和力矩示意图

揭示的生态问题提醒我们，网板设计不仅要考虑水动力性能，还必须纳入环境影响的评估维度。微离底作业模式代表了一种“在捕捞中保护”的技术方向，但对船长的操作模式和传统作业习惯提出了挑战——技术方案落地的瓶颈，往往不完全是技术本身，而是人的接受度。

图 3 网板底拖网渔业对海底环境的物理性损伤

研究总结

本文系统梳理了国内外拖网网板水动力学特性的研究进展，重点分析了升力、阻力、压力中心及拖曳稳定性的影响因子与响应规律，归纳了节能省力型与生态友好型两类网板的设计理念与技术要点，并对网板设计的技术演进路径——从经验试错、CFD仿真到人工智能辅助优化——进行了总结。

水动力性能：单翼型网板以结构简单、造价低廉见长，双翼型网板操作灵活、不易倒伏，复翼型网板可主动调节水动力性能，特殊型网板针对特定生态需求。其中，高升力HLTD系列的最大升力系数可达2.38，显著优于传统曲面网板的1.32。
促升与减阻机制：升力随相对弯度和展弦比增大而提高，但弯度不宜超过20%；阻力可通过小工作冲角、增大展弦比、优化背部形状来降低；压力中心与重心的相对位置决定了拖曳稳定性。
微离底技术：通过主动（内置操控装置）或被动（曳纲张力监测+绞机自动控制）方式实现网板离底，是兼顾捕捞效率与生态保护的重要技术方向。

未来展望

随着我国拖网渔业向智慧化转型，网板研究应从“水动力设计”向“智能操控设计”迈进。现有网板质点模型无法胜任复杂操控（如网板与海底接触、障碍物碰撞、系统旋转等）下的动力学响应预测，亟需构建网板刚体力学模型，为精准操控提供理论支撑。同时，整合渔场资源预报、助渔导航、海况感知等多源信息，运用船联网智能控制技术，有望实现先进、高效、资源可持续利用的拖网渔业新模式。

资料来源：

尤鑫星, 胡夫祥, 黄六一, 许庆昌, 庄鑫. 拖网网板的水动力学特性研究进展[J]. 水产学报, 2025, 49(11): 119701.