Содержание к диссертации
Введение
1. Анализ видов промыслов и гидрофизических полей, индуцируемых - орудиями лова, и полей, повышающих эффективность промысла 13
1.1. Виды промыслов 13
1.2. Гидрофизические поля траловых систем 16
1.3.Гидрофизические поля, применяемые для повышения эффективности промысла 26
2. Обоснование технологии промысла разреженных скоплений рыб с крупнотоннажных судов с применением акустических излучателей на примере минтая 41
2.1. Краткая биологическая характеристика минтая и состояние его промысла 41
2.2. Исследование акустического поля траловой системы 49
2.2.1. Методика исследования акустического поля 49
2.2.2. Анализ результатов измерений акустического поля траловой системы 51
2.3. Применение акустических излучателей на промысле минтая 71
3. Обоснование технологии промысла мелких малоподвижных рыб с крупнотоннажных судов с учетом их биологического состояния и характера изменения гидродинамического поля в трале 82
3.1. Краткая биологическая характеристика мавроликуса, мойвы и состояние их промысла
3.2. Исследование гидродинамического поля трала и его влияние на технологию лова малоподвижных рыб 91
3.2.1. Методика исследования гидродинамического поля трала 91
3.2.2. Анализ результатов измерений гидродинамического поля, индуцированного тралом
3.2.3. Техника и тактика промысла мавроликуса и мойвы разноглубинным тралом 106
4. Обоснование параметров гидродинамического устройства для оснастки верхней подборы трала при облове поверхностных скоплений быстродвижущихся рыб с крупнотоннажных судов 128
4.1. Краткая биологическая характеристика скумбрии, сардины, ставриды и состояние их промысла 128
4.2. Обоснование параметров гидродинамического устройства для оснастки верхней подборы трала 138
5. Обоснование технологии промысла сайры крупнотоннажными судами 150
5.1. Краткая биологическая характеристика сайры и состояние ее промысла 150
5.2. Поведение сайры в световом поле надводных источников света 156
5.3. Имитация промысла сайры бортовым подхватом 160
5.4. Обоснование техники и тактики промысла сайры кормовым подхватом с крупнотоннажных судов 167
6. Организация, планирование и оценка экономической эффективности разновидового промысла рыб крупнотоннажными судами в Тихом океане 179
Выводы и предложения 188
Список использованной литературы 191
- Гидрофизические поля траловых систем
- Исследование акустического поля траловой системы
- Исследование гидродинамического поля трала и его влияние на технологию лова малоподвижных рыб
- Обоснование параметров гидродинамического устройства для оснастки верхней подборы трала
Введение к работе
Актуальность. Интенсивный промысел рыб и беспозвоночных в традиционных районах промысла привел к снижению их запасов. Дальнейший рост добычи невозможен без вовлечения в промысл недоиспользуемых и новых объектов лова, совершенствования существующих и создания принципиально новых орудий и способов лова, а также разработки рыбопромысловых тренажеров, позволяющих готовить высококвалифицированных специалистов в области рыболовства с учетом специфики регионов (Мизюркин, Лысенко, 1996).
Стремление сохранить в создавшихся условиях высокую эффективность промысла путем совершенствования существующей техники и тактики лова только традиционными подходами уже не дает заметных результатов. Это обусловило необходимость изыскания и разработки принципиально новых нетрадиционных методов и реализующих их средств.
Сущность таких методов заключается в применении новых направлений, основанных на разновидовом промысле рыб в Тихом океане с крупнотоннажных судов и использовании физических полей для управления поведением рыб в процессе лова с учетом физических полей, индуцируемых промысловыми системами.
Под разновидовым промыслом мы понимаем лов различных видов рыб одним или несколькими судами в течение года в Мировом океане.
Решение совокупности взаимосвязанных научных и технических задач по обоснованию техники и тактики лова, методов биофизического воздействия на скопление рыб и их внедрения в промышленное рыболовство является крупной научно - технической проблемой в этой области науки и практики.
При обосновании режима работы добывающих судов необходимо избегать чрезмерного пресса на какой либо один объект, как это сложилось на Дальневосточном бассейне с промыслом минтая.
С точки зрения экологических проблем, сосредоточение крупнотоннажного флота на промысле одного вида, может привести к снижению его численности до критической и нарушить экологическое равновесие (Тюрин, 1962; Правдин, 1966; Никольский, 1974; Ursin, 1982; Laevastu, Alverson, Marasco, 1994). Во избежание этого, необходимо рассредоточить добывающий флот по районам Тихого океана с учетом образования промысловых скоплений различных видов рыб в течение года.
Основным показателем, характеризующим работу промыслового судна, является улов, который зависит от трех величин: плотности скопления облавливаемых видов рыб в районе лова, коэффициента уловистости орудий лова по отношению к каждому облавливаемому объекту и объема обловленного водного пространства в пределах их ареала, иначе называемого обловленным объемом воды (Трещев, 1983). Эффективность промысла измеряется количеством выловленной рыбы в единицу времени (Студенецкий, 1973).
Значительное снижение запасов минтая и скумбрии в северо - западной части Тихого океана и как следствие, снижение плотности скоплений указанных рыб в районах промысла, вынуждают ученых и конструкторов разрабатывать устройства, позволяющие увеличить плотность скоплений в зоне облова и совершенствовать конструкции тралов и их оснастку для увеличения коэффициента уловистости.
Наличие, наряду с традиционными объектами лова, в Тихом океане запасов мавроликуса, мойвы, ставриды и других видов рыб, ставит обоснование техники и тактики их промысла в один ряд с наиболее актуальными задачами промышленного рыболовства.
По состоянию запасов тихоокеанская сайра относится к важным промысловым видам в северо - западной части Тихого океана, но в настоящее время не относится к «основным» объектам российского рыболовства на Дальневосточном бассейне ни по численности задействованного флота, ни по объему вылова. Но это наиболее реальный резерв для увеличения вылова и переключения части крупнотоннажного флота с промыслов, на которых имеется заметный излишек судов (Mizuyrkin, 1995; Каредин, 2002).
Научной основой решения проблемы является подход к технологии облова большого многообразия рыб в Мировом океане крупнотоннажными судами. На этих судах в основном применяются отцеживающие орудия лова. Место и объем исследований по теме диссертации в общей проблеме промышленного рыболовства, которые касались промысла мавроликуса, мойвы, минтая, скумбрии, сардины, ставриды и сайры, показаны на рисунке 1. Вышеперечисленные виды рыб по данным ТИНРО-Центра (Фадеев, 1984; Болдырев, 1989; Носов, Калчугин, 1991; Зверькова, 2003) образуют промысловые скопления в Тихом океане в разное время. На примере этих видов рыб показана организация разновидового лова рыб и оценена его экономическая эффективность.
Цель и задачи исследований. Цель работы заключается в обосновании рационального и эффективного промысла рыб в условиях снижения их запасов в традиционных районах лова и в необходимости вовлечения в промысел перспективных и недоиспользуемых видов рыб рыбаками Дальневосточного региона.
Для реализации поставленных целей необходимо было при проведении экспериментальных работ в районах лова с применением буксируемой наблюдательной камеры «Тетис» и на полигоне в заливе Петра Великого решить следующие научные задачи:
- исследовать акустические и гидродинамические поля, индуцированные траловой системой;
- изучить биологию и состояние промысла некоторых традиционных и перспективных видов рыб Тихого океана;
- обосновать технику и тактику промысла мавроликуса и мойвы разноглубинным тралом;
- обосновать применение пневмоизлучателей для увеличения плотности скопления в процессе лова на примере минтая;
- обосновать оптимальное гидродинамическое устройство для оснастки верхней подборы трала при облове поверхностных скоплений скумбрии, сардины и ставриды;
- изучить поведение сайры в световом поле и смоделировать промысел сайры бортовым подхватом;
- разработать устройство и способ для помысла сайры с судов, имеющих кормовую схему траления.
Научная новизна работы состоит в следующем:
- научно обоснована технология промысла некоторых видов рыб в Тихом океане крупнотоннажными судами;
- исследовано гидродинамическое поле, индуцированное тралом и впервые обоснованы техника и тактика промысла мавроликуса и мойвы разноглубинным тралом с учетом биологических особенностей распределения скоплений рыб в районе лова и изменения поля скоростей в исследуемых тралах при различных режимах траления;
- исследовано акустическое поле траловой системы на полигоне и в море с использованием БНК «Тетиоу и впервые представлены обобщенные схемы акустического поля, создаваемого системой «судно - трал» и с учетом этого разработан способ повышения плотности скопления рыб в процессе лова.
Впервые обоснованы и разработаны способы и устройства, позволяющие повысить эффективность промысла:
- гидродинамическое устройство для оснастки верхней подборы трала при облове поверхностных скоплений рыб, позволяющее выводить верхнюю подбору трала на поверхность при максимально возможной длине ваеров;
- устройство и способ промысла сайры кормовым подхватом с крупнотоннажных судов, что позволило вовлечь в промысел крупнотоннажные суда, успешно добывать сайру за пределами 200- мильной экономической зоны и увеличить время промысла до 5 месяцев.
Впервые осуществлена имитация промысла сайры бортовым подхватом с учетом ее поведения в световом поле при различных условиях промысла; Научные положения, выносимые на защиту.
- способ повышения плотности скопления рыб в процессе лова тралом;
- технология тралового промысла рыб с учетом гидродинамических полей в трале;
- техническое решение оснастки верхней подборы трала;
- технология промысла сайры с крупнотоннажных судов;
- организация разновидового промысла рыб. Практическая значимость и реализация результатов работы. Предложена и обоснована организация разновидового промысла некоторых видов рыб крупнотоннажными судами в Тихом океане.
Обоснованы конструкция трала и скорости траления для промысла мавроликуса и мойвы. Техника и тактика лова указанных видов рыб опробованы и внедрены на промысле мавроликуса - в Тихом океане на подводных возвышенностях Императорского хребта и мойвы - в Охотском и Беринговом морях.
Разработана пневмоакустическая система для увеличения плотности скопления рыб в процессе облова. Новизна предложенного решения подтверждена авторским свидетельством и прошла промысловые испытания на лове минтая.
Разработано гидродинамическое устройство для оснастки верхней подборы трала. Новизна предложенного решения подтверждена авторским свидетельством. Устройство внедрено в промышленность в Дальневосточном регионе на промысле скумбрии, сардины, ставриды, минтая, мойвы и других видов рыб Тихого океана.
Разработан и изготовлен тренажер, имитирующий промысел сайры бортовым подхватом. Новизна предложенных решений подтверждена двумя патентами РФ.
Материалы исследований вошли в обоснование техники и тактики промысла сайры кормовым подхватом с крупнотоннажных судов. Разработаны способ и устройство для лова рыбы и морских беспозвоночных, защищенных патентами РФ. Устройство и способ внедрены на промысле сайры с судов типа РТМС рыбопромышленными компаниями БАМР, «Интрарос» и научно -исследовательским судном «Профессор Леванидов» ТИНРО-центра, и эти разработки награждены Государственным комитетом Российской Федерации по рыболовству дипломом по результатам конкурса «Инновационные разработки».
Результаты исследований внедрены в учебный процесс при подготовке специалистов промышленного рыболовства, разработке тренажеров для промысла сайры, написании монографии и учебного пособия с грифом «Допущено Управлением кадров и учебных заведений Государственного комитета Российской Федерации по рыболовству в качестве учебного пособия для студентов высших учебных заведений по специальности 311800 «Промышленное рыболовство», 561000 «Водные биоресурсы» и курсантов специальности 240200 «Судовождение».
Апробация работы. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на конференциях и выставках, начиная с 1981 г., в том числе на международных - International Symposium on Fisheries Sciences "Global Cooperation and Developmental Strategy of Fisheries Industry". (Pusan, Korea, 1995); X конференция по промысловой океанологии (Москва, 1997); научная конференция «Рыбохозяйственные исследования Мирового океана» (Владивосток, 1999); Конференция «Движение за повышение производительности - ключ к возрождению экономики» (Владивосток, 1999); II научная конференция «Рыбохозяйственные исследования Мирового океана» (Владивосток, 2002); : conference «Marine environment: nature, communication and business» (Korea, Maritime university, 2003); международных выставках -«Рыба 2001. Промышленное рыболовство, переработка море- и рыбопродуктов» (Москва, 2001); «Рыбные ресурсы - 2002» (Москва, 2002);
«Рыбные ресурсы - 2003» (Москва, 2003); всесоюзных и всероссийских -конференция «Изучение и рациональное использование биоресурсов открытого океана (рыб мезопелагиали)» (Москва, 1984); конференция «Природная среда и проблемы изучения, освоения и охраны биологических ресурсов морей СССР Мирового океана» (Ленинград, 1984); совещание «Исследование и рациональное использование биоресурсов дальневосточных и северных морей СССР и перспективы создания технических средств для освоения • неиспользуемых биоресурсов открытого океана» (Владивосток, 1985); научно - методическая конференция «Наука и учебный процесс» (Владивосток, 1996); отраслевых и региональных - конференция «Развитие тралового промысла на Дальневосточном бассейне» (Петропавловск-Камчатский, 1981); научно -практическая конференция «Роль науки, новой техники и технологий в экономическом развитии регионов» (Хабаровск, 2001); научно-практическая конференция «Приморье-край рыбацкий (Владивосток, 2002).
Гидрофизические поля траловых систем
К гидрофизическим полям относят все виды физических полей, возникающих в зоне действия орудий лова. Сетные и не сетные элементы орудий лова служат источниками гидродинамических и акустических полей, иногда полей растворенных веществ. Они образуют с фоном яркостный и цветовой контраст, который определяет видимость орудия лова в воде. Орудия лова искажают картину естественных гидродинамических и акустических полей, образуют мутьевые облака при движении по грунту. Гидрофизические поля исследуют аналитическими и графическими методами, методами аналогового моделирования, физического моделирования и натурных исследований. В рыбохозяйственной практике методы натурных исследований получили наибольшее распространение при изучении световых, акустических и гидродинамических полей (Мельников, 1983).
Индуцированное гидродинамическое поле в трале является одним из основных физических факторов, определяющих поведение объекта промысла в нем. О взаимосвязи между величиной гидродинамического поля и поведения рыб говорит тот факт, что безусловно ориентирующее воздействие потока на рыб проявляется уже при скорости 0,002 - 0,02 м/с, а при большей скорости наблюдается частичное принудительное перемещение рыб (Мельников, Лукашов, 1981). Учитывая малые энергетические возможности мавроликуса и мойвы можно предположить, что незначительные изменения поля скоростей в трале будут влиять на поведение рыбы и коэффициент уловистости трала. Поэтому при обосновании техники и тактики промысла мавроликуса и мойвы необходимо знать характер изменения гидродинамического поля в трале.
Исследованию гидродинамического поля в трале посвящено много работ (Фридман, 1958; Алиев, 1958; Tranter, Heron,1965; Мартышевский, Коротков, 1968; Ганс Шифер 1960; Вишневецкий, 1969 а,б; Коротков, 1969; Ревин, 1969; Шевченко, 1968, 1972; Рыкунов, 1975; Main, Sangster, 1978; Костюков, Шевченко, 1983; Белов, 1981; Чернецов, 1987).
Анализируя результаты исследований А.Л. Фридмана и других авторов на моделях тралов в аэродинамической трубе И.Г. Смыслов (1958) отмечал, что в устье трала уменьшение скорости потока не наблюдается. В своей работе он отмечает, что в тралирующих орудиях, выполненных из делей с большими размерами ячей и с большими параметрами, в передних частях и перед устьем трала изменения скорости потока не наблюдается.
Другой точки зрения придерживается Ганс Шифер (1960). Он утверждает, что в процессе траления в устье и перед устьем трала создается подпор, на который реагирует рыба, и предлагает приспособление для уменьшения подпора в устье трала.
При проведении научно-исследовательских работ на промысле криля сотрудниками ДВ филиала НПО промрыболовства в 1982 году были измерены скорости перемещения косяков в зоне облова с помощью гидроакустических приборов установленных на судне и в различных частях трала.
Измерения скорости проводились в несколько этапов. На первом этапе измерения осуществлялись в момент прохождения передней кромки косяка под вибратором эхолота, установленного на судне, и заканчивались в устье трала. Скорость перемещения косяков в этой зоне приравнивалась скорости траления. На втором этапе измерения проводились от устья трала до тралового мешка. Наблюдения за перемещением косяков криля осуществлялись при скоростях траления от 1,5 до 2,17 м/с.
Анализ результатов исследований показал, что во всех случаях скорость перемещения косяков в трале меньше скорости траления. Учитывая, что криль относится к планктону и его косяки перемещаются в океане за счет течений, а отдельные особи совершают движения в основном внутри стаи, можно предположить, что изменение гидродинамического поля в трале будет идентичным скорости перемещения косяков криля.
Н. Stengel, Н. Fisher (по И.Г. Смыслову, К.Л. Павлову, 1966) проводя модельные исследования тралов в аэродинамической трубе, измеряли статическое давление перед моделью и внутри неё. Модели были выполнены в масштабе 1:10 с соблюдением геометрического подобия. Особую трудность представлял подбор отношения диаметра ниток к шагу ячеи, а от этой величины в значительной степени зависело сопротивление сетной части трала при условии свободной фильтрации потока сквозь ячеи.
Анализ результатов измерений статического давления перед устьем трала показал, что с увеличением скорости потока воздуха во всех моделях тралов наблюдается увеличение статического давления, т.е. уменьшение скорости потока в этой части. Максимальные изменения давления наблюдались в модели с минимальным размером ячеи, где при скорости потока 30 м/с статическое давление составляло 2 мм водного столба, а при 60 м/с - 8,5 мм.
Исследование акустического поля траловой системы
Исследования акустического поля траловой системы решались путем соответствующих испытаний и натурных измерений. Основной объем работ был выполнен в рейсе НПС «Геракл» в марте - июне 1980 года в центральной части Тихого океана (Катен - Ярцев, Мизюркин и др., 1982). Здесь были проведены исследования акустического поля и технические испытания пневматических излучателей. Эта часть исследований выполнялась с погружениями в буксируемой наблюдательной камере (БЫК) «Тетис» в различные пункты траловой зоны и проведением измерений гидроакустическим каналом. Этот канал был представлен гидрофоном и магнитофоном «Лира». Гидрофон имел постоянную чувствительность в диапазоне частот 25 - 10000 Гц. Частотная характеристика магнитофона была определена калибровкой в НПО «Дальстандарт» в г. Хабаровске. Согласно частотным характеристикам данный канал регистрировал без искажений звуковое давление в диапазоне частот 180 - 5000 Гц. Гидрофон крепился в хвостовой части подводного аппарата на кронштейне, что позволяло в наибольшей степени приблизить его при измерениях к сетному полотну трала и избежать воздействия на него собственного гидродинамического поля. Для более полного устранения этого воздействия гидрофон покрывался обтекателем из поролона. Работы проводились с разноглубинным тралом 77,4/212 м, а также без трала на расстоянии от судна по кильватеру 50 - 550 м, в сторону от кильватера до 100 м и по глубине от 10 до 120 м. Скорость судна достигала до 5,5 узлов без трала и 2,3 - 3,3 узла с тралом.
Обработка результатов измерений заключалась в частотном анализе полученных магнитофонных записей и последующей интерпретации спектральных характеристик в реальном времени. Информация по анализу представлялась одновременно в виде цифровых значений в каждой полосе 1/9 - октавной частотной фильтрации и графическим изображением всего спектра анализируемой записи.
Следующий этап исследований был проведен на гидроакустическом полигоне (Акулин и др.,!997; Бондарь и др., 1997) в Уссурийском заливе Японского моря. Задачей данных измерений являлось выявление особенностей акустической обстановки, создаваемой системой «судно - трал», с удалением от нее в различных направлениях на значительные расстояния. Эти данные необходимы для создания более полной картины о гидродинамическом поле траловой системы и оценки возможности увеличения эффективности промысла за счет применения пневмоизлучателей. Кроме того, в данном эксперименте предстояло провести гидроакустические измерения в области низких частот - менее 80 Гц, что не могло быть выполнено в измерениях с БНК «Тетис». Особенностью эксперимента являлось также проведение измерений установленным неподвижно измерительным комплексом при продвижении около него на различных расстояниях судна с тралом.
Гидрофоны измерительного комплекса были установлены на расстоянии 1 км от берега на глубине 28 м на высоте от дна 1,5 м. Сигналы от них по кабелю через систему усилителей передавались на широкодиапазонный многоканальный магнитофон. Регистрация звука осуществлялась одновременно в двух частотных диапазонах: 0-500 Гц и 100-20000 Гц.
Система «судно - трал» была представлена МРС-225 и тралом 22,8/21 м. Параметры малого рыболовного сейнера МРС-225 и 22,8/21 м трала таковы, что с некоторой степенью приближения их можно рассматривать моделью судна НПС «Геракл» с тралом 77,4/212 м в масштабе 1 : 8, с которого проводились натурные измерения.
Тактика данного эксперимента заключалась в прохождении МРС-225 с тралом на разных расстояниях (100 - 600 м) от приемных гидрофонов и осуществлении в каждом галсе акустической записи непрерывно от начала до конца его. Опыты были проведены как с траловой системой с режимом траления в донном и разноглубинном вариантах, так и без трала.
Обработка результатов эксперимента заключалась в спектральном анализе полученных магнитофонных записей и построении схем звуковых полей в различных частотных диапазонах. Для спектрального анализа выбирались отрезки магнитофонных записей длительностью 4 сек при средней продолжительности записи одного галса 5 мин. Таким образом, анализируемые отрезки можно считать точками на галсе и звуковом поле. На каждой записи, соответствующей галсу, подвергали анализу отрезки через 20 - 25 секунд. Общее число анализируемых отрезков составило 30. Спектральный анализ записей проводился на автоматизированном анализаторе с выводом спектральных характеристик на цифропечать.
Исследование гидродинамического поля трала и его влияние на технологию лова малоподвижных рыб
Исследования индуцированного гидродинамического поля трала решались путем соответствующих измерений скорости потока в моделях крилевого -41/117 м, крупноячейного - 77,4/212 м и канатного - 125/272 м тралов, которые конструктивно значительно отличаются друг от друга. При проведении экспериментальных работ на скоплениях мавроликуса использовали эти же тралы. Нами изучались потоки в моделях тралов, установленных на плоту - катамаране. Для этой цели была разработана методика измерения поля скоростей в моделях тралов (Мизюркин, 1986; Чернецов, 1987, Габрюк, Чернецов, 1985, Ми зюркин, Чернецов, 1985, Чернецов,2002). Независимо от нас были проведены исследования поля скоростей в моделях этих же тралов в гидроканале НПО промрыболовства в условиях «обращенного» движения (Баев, Белов, 1988).
Модели тралов были изготовлены в НПО промрыболовства по методике В.А. Белова (1981). Масштаб модели определяли из условия допустимого габарита устьевой части модели в рабочем участке катамарана или гидроканала. Для катамарана модели канатного 125/272 м и крупноячейного 77,4/212 м тра лов изготавливали в масштабе 1:25, а модель крилевого 41/117 м трала - масштабе 1:15, а для гидроканала - модели крилевого и крупноячейного выполня лись в масштабе 1:20, канатного - в масштабе 1:40. В моделях 77,4/212 м и 41/117 м тралов, в качестве аккумулирующей части, использовали модель 42 м мелкоячейного тралового мешка, а в модели 125/272 м трала - модель 28,6 м тралового мешка.
Перед испытанием модель трала устанавливали на рабочем участке катамарана с помощью двух трехметровых вертикальных штанг. Горизонтальное раскрытие модели задавали расстоянием между штангами, а вертикальное -расстоянием между точками крепления концов крыльев по высоте штанг. Основные технические характеристики катамарана следующие: длина наибольшая - 9,1 м; ширина наибольшая - 4,5 м; осадка - 0,4 м; длина рабочего участка - 8,0 м; грузоподъемность максимальная - 11кН. Положительную плавучесть катамарана задавали двумя блоками плавучести, прикрепленными к жесткой прямоугольной раме. Рама выполняла функции рабочей площадки, по которой перемещали тележку с двумя каретками. На одной из кареток устанавливали насадки Пито Прандтля для измерения скорости буксировки катамарана, а на другой - для изучения гидродинамического поля в моделях тралов. Каждый насадок имел четыре степени свободы: 1 - перемещение вдоль катамарана по осиХза счет движения тележки; 2 - перемещение поперек катамарана по оси У за счет движения кареток по тележке; 3 - вертикальное перемещение по оси Z за счет движения трубы; 4 - вращение трубы вокруг оси.
Перед началом экспериментальных работ была проведена тарировка насадков Пито — Прандтля. Для этого изготавливали мерную линию длиной 100 м и устанавливали в бухте на двух якорях. Работы проводили на моторной лодке в диапазоне скоростей от 1,0 до 4,0 м/с следующим образом. При движении вдоль мерной линии на определенной скорости секундомером фиксировали время прохождения 100 метровой дистанции и одновременно с жидкостных манометров снимали не менее 50 показаний. При определении среднего значения выбирали более близкие показания, остальные исключались как случайные. Причиной появления случайных величин могли быть качка от волн, частичное засорение насадка или ошибка в определении времени прохождения дистанции. Отсчет показаний уровня жидкости производили по шкале нанесенной на экран. Цена деления шкалы составляла 1 мм, а систематическая ошибка отсчета ±1 мм (Краснов и др., 1974). Для определения точности тарировочных данных находили доверительный интервал с доверительной вероятностью 0,95. Точность оценки значения скорости лежала в пределе + (0,01 - 0,02) м/с.
По окончанию тарировачных работ были проведены исследования по оп ределению собственного гидродинамического поля катамарана, создаваемого им при буксировке. Катамаран буксировали мотоботом мощностью 80 л.с. на буксирном тросе длиной 100 м и диаметром 4 мм. Буксирный трос заканчивался усами длиной по 10 м, которые крепились к катамарану. Такая длина буксирного троса позволяла избежать влияния кильватерной струи на результаты измерений и была определена в процессе исследований путем измерений насадком Пито - Прандтля скорости потока за кормой судна. В дальнейшем, при работе с моделями тралов, длину буксирного троса оставляли неизменной.
При определении гидродинамического поля на рабочем участке катамарана использовали два насадка Пито - Прандтля. Одним насадком постоянно измеряли скорость буксировки катамарана, а другим - границы изменения этой скорости на рабочем участке. Было установлено, что скорость потока изменялась до глубины 0,8 м, а затем оставалась постоянной. Исходя из этого, при работе с моделями, верхнюю подбору тралов устанавливали за пределами возмущенной зоны
Как отмечалось выше, исследования гидродинамического поля моделей тралов проводили двумя насадками, одним постоянно измеряли скорость буксировки, а вторым скорость потока в трале. Определение величины поля скоростей проводили в вертикальной плоскости. Началом отсчета считали точку по оси модели трала в каждом сечении. Точку отсчета находили путем измерения вертикального раскрытия сетного конуса. В этой точке устанавливали насадок и фиксировали скорость потока по оси трала. В каждой точке измерение поля скоростей осуществляли не менее 10 раз. Затем насадок перемещали вверх и через определенное расстояние проводили следующее измерение скорости потока. Особое внимание уделяли изучению потока у сетного полотна как внутри, так и снаружи модели. Для измерения скорости потока внутри модели насадок помещали внутрь через ячею. Если размеры ячеи не позволяли продеть насадок, в сетном полотне делали надрез.
При исследовании поля скоростей в моделях тралов постоянно сравнива ли между собой скорость потока в исследуемой точке V„ и скорость траления Vmp. Описывая поля скоростей, в основном оперировали разностью Vn - Vmp, а также использовали термин «коэффициент потока» и определяли его по формуле К„= VnIVmp. В случае, когда разность Vn - Vmp была положительной, имело место увеличение скорости потока в точке, а при отрицательной - уменьшение. Коэффициент потока Кп позволял оценить изменение гидродинамического поля в относительных величинах (Мизюркин, Бобылев, 1999; 2001).
В гидроканале НПО промрыболовства (Баев, Белов, 1988) исследования поля скоростей проводились с помощью комбинированного насадка, соединенного трубками с дифференциальным манометром ПД-П, рассчитанным на максимальный полный напор 0,12 х 105 Па. Манометр ПД-П электронного типа имел частотный выход на частотомер. Для повышения точности измерения малых давлений частотная характеристика манометра имела увеличенный диапазон частот, в котором среднее значение чувствительности равно 0,5041 Гц/Па. Для настройки измерительной системы и удаления воздуха из манометра, трубок и насадка применялся вакуум-насос. Измерения поля скоростей проводились в вертикальной плоскости трала, при этом составляющая полного напора измерялась по оси абсцисс. Результаты измерений выводились на цифропечать.
Обоснование параметров гидродинамического устройства для оснастки верхней подборы трала
Одним из условий успешного облова поверхностных скоплений скумбрии, сардины и ставриды является вывод верхней подборы трала на поверхность при максимально возможной длине ваеров (Татарников, Мизюркин, Гольдин, 1985), чтобы исключить влияние акустического поля судна и кильватерной струи на поведение объекта и работу трала.
В настоящее время имеется большое множество конструкций гидродина 138 мических устройств для оснастки верхней подборы трала, которые подразделяются на четыре основные группы (Карпенко, Фридман, 1980): гидродинамические поплавки и кухтыли; - гидродинамические устройства жесткой конструкции; - гидродинамические устройства полужесткой или гибкой конструкции; - мягкие, парашютные и остропочные гидродинамические устройства. Гидродинамические поплавки имеют специальную форму и представляют из себя кухтыли со специальными наделками. Экспериментальные работы по выбору оптимальной конструкции этих устройств проводились многими исследователями (Гордеев, 1955; Яковлев, 1955; Фридман, Розенштейн, Лукашев, 1973; Рыкунов, 1974; Карпенко, Фридман, 1980; Безруков, 1984 и др.). Одним и основных достоинств гидродинамических поплавков является исключительная универсальность их действия и простота настройки, что дает им преимущество над подъемными устройствами других типов. Однако, их применение ограничено при оснастке крупногабаритных тралов из-за размещения большого количества устройств на верхней подборе, невозможностью регулировки подъемной силы путем изменения угла атаки поплавка и сложностью использования на канатных или крупноячейных тралах из-за западання устройств в канатные связи или крупноячейную дель.
В группу гидродинамических устройств жесткой конструкции входят устройства плоские или профильные. Их начальный угол атаки задается размещением дополнительной статической плавучести или устройство имеет собственную плавучесть и в рабочем положении оно удерживалось системой оттяжек. Первыми подъемными устройствами для оснастки верхней подборы трала стали применяться плоские деревянные щиты (Коротков, Кузьмина, 1972). Обычно они изготавливались небольшого относительного удлинения A = // = 0,5-1,5, где Ъ - ширина щита, / - длина щита, "к - относительное удлинение.
Исследованиям гидродинамических устройств жесткой конструкции и изучению их влияния на параметры входного устья тралов посвящены работы многих ученых (Гордеев, 1955; Яковлев, 1955; Савостьянов, 1966; Азариев, Шляк, Каблуков, 1970; Белов и др. 1972; Фридман, Розенштейн, Лукашев, 1973; Фридман, 1973; Рыкунов, Норинов, 1974; Конов, Габрюк, 1975; Карпенко, Фридман, 1980). Устройства этой группы широко применялись на донных и сетных разноглубинных тралах. Использование их для оснастки канатных тралов сдерживалось в основном из - за западання устройств в канатные связи или крупноячейную дель и сложностью размещения на канатном трале, так как требовалась система дополнительных пожилин или специальная сетная площадка.
Гидродинамические устройства полужесткой или гибкой конструкции характеризуются гибкостью несущей оболочки, у которых начальные углы атаки задаются конструктивно или за счет дополнительной положительной плавучести.
Среди устройств первой группы необходимо отметить гидродинамическое подъемное устройство типа «Гиплан», конструкции СБ. Гульбадамова, которое представляет из себя часть гофрированной эллипсоидной оболочки с плоскими боковыми кромками, оканчивающимися по концам захватами, с помощью которых осуществляется крепление устройства на трал. Материалом для изготовления «Гиплана» служит полиэтилен высокой плотности (Карпенко, Фридман, 1980). Было отмечено, что при оснастке верхней подборы данным устройством, по сравнению со схемой вооружения с использованием кухтылей, трал идет на меньшей глубине, снижается нагрузка на главный двигатель, увеличивается скорость траления и вертикальное раскрытие трала (Набоков, 1978; Шабанов, 1978; Жуков, 1980).
Ко второй группе можно отнести гидродинамическое устройство типа «Скат», предложенное В.П. Карпенко (Карпенко, Фридман, 1980). Это устройство представляет собой полотнище трапециевидной формы, изготовленной из эластичной ткани. По периметру полотно окантовывается капроновым фалом, а по кромкам - дюралюминиевыми пластинками. В верхней части, по центру расположены латкарманы для размещения малогабаритных поплавков. При установке на гуже трала, за счет подъемной силы поплавков, образовывался конусообразный купол, которым и создается подъемная сила.
К недостаткам гидродинамических устройств этой группы можно отнести то, что они рассчитаны на работу в условиях прямого фронтального потока. Их невозможно использовать на канатных тралах из-за западання устройств в канатные связи и нельзя наматывать трал на сетной барабан.
Мягкие, парашютные и остропочные гидродинамические устройства принимают свою рабочую форму только во время буксировки трала и представляют собой полотно из плотной материи или мелкоячейной дели, закрепленное на сквере или мотенной части трала. Работа данных устройств основана на том, что верхняя пласть мотни трала или сквер имеют определенный рабочий угол атаки, который и задается устройству. Многие исследователи пытались оснастить тралы подобными устройствами и добиться стабильной работы трала (Короткое, Кузьмина, 1972; Юрченко, 1975; Карпенко, Фридман, 1980). Однако, несмотря на очевидные достоинства такой оснастки, широкого применения она не получила. Видимо, связанно это с тем, что для стабильной работы несущего купола такого устройства угол его атаки должен быть не меньше определенной величины. По данным В.П. Карпенко минимальный угол атаки парашютных устройств составляет 20 - 25, а угол атаки сквера или мотни трала обычно менее 20 (Карпенко, Фридман, 1980).
В последние годы широкое распространение у нас и за рубежом получили гибкие гидродинамические подъемные устройства с относительным удлинением не менее 4 (Edwards, 1976; Мизюркин, Татарников, Костюков, 1985; Костюков, Татарников, Мизюркин, Гольдин, 1986; Руководство, 1988; Справочник, 1989; Макарова, 1990).
