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user: 3. 鱿鱼集鱼灯 与一般的照明光源相似，鱿钓集鱼灯的光学特性包括光通量、光强度、光照度、光亮度、发光效率、 图3. 秋刀鱼集鱼灯灯箱的安装效果图 光源的色温和显色性、配光曲线，以及灯的寿命和光束维持率等。在此先对集鱼灯的种类作以介绍，然后对集鱼灯的配光曲线、照度特性和灯的寿命和光束维持率进行比较分析，并对鱿钓渔船集鱼灯的一般布置情况进行说明。 3.1. 鱿钓集鱼灯的种类 从当前鱿钓渔业中所使用的集鱼灯来看 [ 15 ] ，其种类可作如下划分： 1) 按发光原理分，主要有热辐射电光源(如白炽灯、卤钨灯)和气体放电电光源(如水银灯、钠灯、金属卤钨灯)； 2) 按灯光系统分，主要有水上集鱼灯(俗称集鱼灯)、水下集鱼灯(俗称水下灯)和变色灯(通常为白炽灯或高压钠灯)； 3) 按灯光功率分，主要有1 kW、2 kW、3 kW、4 kW (1~4 kW集鱼灯的基本参数见表1)和5 kW (主要为水下灯)的集鱼灯，其中1~3 kW的集鱼灯在当前的鱿钓渔业中应用最普遍； 4) 按集鱼灯形状分，主要有球形集鱼灯和直管形集鱼灯两种，但目前球形集鱼灯用的较多，直管形集鱼灯有逐渐取代球形集鱼灯的趋势； 5) 按发光颜色分，主要有白光集鱼灯、蓝光集鱼灯和绿光集鱼灯，其中绿光和蓝光集鱼灯仅在国内部分船上使用，多数鱿钓渔船使用的是白光集鱼灯。 当前，新配置的鱿钓集鱼灯系统，除需要调节光强等少数场合仍使用白炽灯外，几乎全都采用金属卤化物灯 [ 16 ] 。 3.2. 鱿钓集鱼灯的配光曲线 当前，新配置的鱿钓集鱼灯系统，除需要调节光强等少数场合仍使用白炽灯外，几乎全都采用金属卤化物灯 [ 16 ] 。图4为不同功率(1 kW型、2 kW型、3 kW型、4 kW型) 4种国产集鱼灯的配光曲线。从图4中可以明显看出，集鱼灯功率和种类不同，其在各个方向的发光强度也是不同的，随着功率的增大，其发光强度也相应增大。 使用极坐标方程分别对4种型号的集鱼灯发光强度进行拟合，得到各自的配光曲线极坐标函数如下： 1 kW型集鱼灯： ； 2 kW型集鱼灯： ； 3 kW型集鱼灯： ； 4 kW型集鱼灯： 。 Table 1 Configuration parameters of fish aggregation lamps for saury and squid vesse 属性 值 属性 值 船长/m 77.5 船舷离水面高/m 5.2 灯光长度/m 67 平均灯距/m 0.52~0.81 集鱼灯总功率/kW 780 集鱼灯舷边距/m 1.4 集鱼灯数/盏 160~260 两内侧灯之间的距离/m 14.2 灯离水面高/m 7.5 近船尾第1盏灯与船尾的距离/m 2.6 表1. 秋刀鱼鱿鱼兼作渔船鱿钓集鱼灯布置参数 图4. 国产不同功率集鱼灯的配光曲线 (a) 1 kW；(b) 2 kW；(c) 3 kW；(d) 4 kW 同样，对图5中的4种日本产的集鱼灯进行光强函数拟合，得到其配光曲线函数如下： 1 kW型集鱼灯： ； 2 kW型集鱼灯： ； 3 kW型集鱼灯： ； 4 kW型集鱼灯： 。 图5. 日本产不同功率集鱼灯的配光曲线 (a) 1 kW；(b) 2 kW；(c) 3 kW；(d) 4 kW 3.3. 鱿钓集鱼灯的选型 通过上述的比较和分析，可以知道目前在鱿钓作业中，多数是以金属卤化物灯(MHL)为主的，主流使用的是2 kW型和3 kW型。考虑到秋刀鱼和鱿钓兼作渔船的渔船尺度和集鱼效果，同时参考国内大型专业鱿钓渔船的集鱼灯选择方案，在此选择3 kW型白光MHL为该秋刀鱼和鱿钓兼作渔船的鱿钓作业系统的集鱼灯。 经过调查发现，目前国产的MHL-3000TT型MHL集鱼灯市场价格为2920元(包括1180元灯泡1个，1740元整流器1个，1个整流器配1个灯)；日本USHIO生产的MHL-3000TM-C集鱼灯售价为2980元(包括1380元灯泡1个，3200元整流器1个，1个整流器可配2个灯)。根据相关渔船的使用经验得知两种灯在实际使用中的集鱼效果没有明显差异，但考虑到日本产的集鱼灯具有更好的光学稳定性和相对较长的使用寿命(日产为3500小时，国产为3000小时)，故在此选择日产MHL-3000TM-C为鱿钓作业集鱼灯。 3.4. 鱿钓集鱼灯的优化配置 3.4.1. 光诱渔船及集鱼灯参数配置 目标渔船的相关参数为：总长77.5 m，型宽11.4 m，型深7.4 m；总吨1160 t，舱容1145 m 3 ；主机功率1800 kW。在目标船的船身两侧各安置一列集鱼灯，假定每列的集鱼灯均为80~130盏，其灯中心距海面高7.5 m，相关数据见表1。 3.4.2. 鱿钓集鱼灯总功率配置 采用叠加法照度计算模式计算集鱼灯在水中的照度分布 [ 15 ] 。根据目标渔船“秋刀鱼鱿鱼兼作渔船”的鱿钓集鱼灯布置的相关数据，使用自主开发的“水上集鱼灯水下光场计算系统V1.0” (国家软件登记号：2010SR042147)进行理论计算 [ 17 ] 。计算船体在不同总功率时水下的照度分布数据，使用Surfer8.0软件绘制等值曲线图。 在海水光学衰减系数为0.12时(该区域北太平洋透明度为14 m计算)，计算获得集鱼灯内外侧水中照度的断面分布(图6)，图中虚线为渔船集鱼灯总功率780 kW的的照度分布情况，实线为若将集鱼灯数量减少至65盏 × 2列时，总功率390 kW时的照度分布情况。 由图6可知，离船50 m以内的照度值较高，多为50 lx以上，特别是离船30 m以内的近表层的水中照度可达200 lx以上。200 lx照度最深可至28多米水深，最远为38 m左右。10 lx照度最深可至52 m水深，最远为95 m左右。0.1 lx照度最深可约至90 m水深，最远为316 m左右。但两种不同总功率时的水中照度相差不大，等照度曲线所在各水层相差仅4 m左右。 在海表面时情形：集鱼灯总功率780 kW时，0.01 lx照度离船的最大水平距离为581 m；集鱼灯总功率390 kW时，0.01 lx照度离船的最大水平距离为469 m，可见增大一倍集鱼灯功率，有效水平诱集范围可增加112 m，约增加24%。因此，从扩大有效诱集水平距离的角度考虑，可以选择配置较大总功率的集鱼灯。鉴于该渔船目前的发电机功率配备，以及船舶的甲板布置，可以考虑使用780 kW总功率的集鱼灯。 3.4.3. 鱿钓集鱼灯安装参数研究 鱿钓集鱼灯的安装参数主要为灯的高度、相邻灯的间距。使用上述软件，对集鱼灯在不同的安装情况下的有效水体体积进行计算和分析。当集鱼灯灯高为7.0 m、7.4 m，7.8 m时，灯距分别为0.44 m、0.48 m、0.52 m、0.56 m、0.60 m、0.64 m时，计算得渔船一侧0.1 lx和10 lx等照度曲面所包含的水体体积V 0.1 、V 10 和V 0.1-10 见表2。 由表2可知，当灯高为7.0 m时，V 10 的水体体积约为96，000~106，000 m 3 ，V 0.1 的水体体积约为425，000~436，000 m 3 ，V 0.1-10 的水体体积约为310，000~340，000 m 3 。当灯高为7.4 m时，V 10 的水体体积约为108，000~113，000 m 3 ，V 0.1 的水体体积约为462，000~469，000 m 3 ，V 0.1-10 的水体体积约为350，000~361，000 m 3 。当灯高为7.8 m时，V 10 的水体体积约为114，000~123，000 m 3 ，V 0.1 的水体体积约为482，000~493，000 m 3 ，V 0.1-10 的水体体积约为367，000~375，000 m 3 。 可见，随灯高的增大，各照度的水体体积均呈增加趋势。但在相同的灯高情况下，增大集鱼灯间距，并不一定总能增大各照度的水体体积。在此将V 0.1-10 的水体体积作为评判集鱼灯配置的一个重要指标。从表中数值上来看，V 0.1-10 最大值(374，559.2 m 3 )所对应灯距为0.52 m、灯高为7.8 m；其次为374，374.3 m 3 ，对应灯距为0.52 m、灯高为7.8 m。可见增加灯高是可以在一定程度上增加有效诱集体积的，但安装时仍需考虑渔船的实际结构和灯具的稳定性，为此可以考虑将灯高设为7.4 m，对应集鱼灯间距为0.52 m较好。 图6. 不同总功率集鱼灯水中等照度曲线分布 Table 2 Volume of effective water vary from light height and distance between each othe 灯高h/m 间距d/m V 10 /m 3 V 0.1 /m 3 V 0.1~10 /m 3 7.0 m 0.44 103，215.0 431，179.3 327，964.3 7.0 m 0.48 101，414.1 435，638.8 334，224.7 7.0 m 0.52 105，459.5 425，133.0 319，673.5 7.0 m 0.56 100，552.6 435，887.5 335，334.9 7.0 m 0.60 99，348.87 435，195.2 335，846.3 7.0 m 0.64 96，683.72 430，617.7 333，934.0 7.4 m 0.44 112，725.6 466，512.4 353，786.8 7.4 m 0.48 110，342.7 465，190.1 354，847.4 7.4 m 0.52 112，102.8 462，355.3 350，252.5 7.4 m 0.56 111，093.2 464，921.9 353，828.7 7.4 m 0.60 111，005.9 465，590.3 354，584.4 7.4 m 0.64 108，052.4 468，894.3 360，841.9 7.8 m 0.44 122，133.3 492，042.3 369，909.0 7.8 m 0.48 122，819.7 489，963.9 367，144.2 7.8 m 0.52 114，737.3 489，296.5 374，559.2 7.8 m 0.56 117，834.4 492，208.7 374，374.3 7.8 m 0.60 117，828.7 485，070.9 367，242.2 7.8 m 0.64 115，357.9 482，774.2 367，416.3 表2. 不同灯高灯距时的水中诱集体积