Введение к работе
Актуальность исследований. Одним из наиболее важных промысловых районов в 70-90 годы прошлого века был район северо-западной части Тихого океана (СЗТО), включающий Охотское и Японское моря и акваторию, прилегающую с востока к Японии и Курильским островам. В настоящее время этот район также остается наиболее продуктивным. По оценке специалистов ФГУП «ТИНРО-Центр» (Бочаров, Савиных, 2002, 2006) только в пределах российских вод Курильских островов ежегодная добыча пелагических кальмаров может достигать 100-150 тыс. т, сайры 150-270 тыс. т, японского анчоуса 30-40 тыс. т, полосатого тунца 5-30 тыс. т, синего тунца 5-10 тыс. т, пищевых акул 5-10 тыс. т. В ближайшее время (2013-2015 г.г.) доступными объектами для добычи российским флотом в СЗТО могут стать также тихоокеанская сардина и скумбрия. Однако в настоящее время из перечисленных объектов промысла в этом районе частично осваивается лишь сайра.
Особую значимость в ряду недоиспользуемых объектов СЗТО занимает тихоокеанский кальмар как наиболее доступный для отечественных судов, а также как ценный в пищевом отношении и пользующийся спросом на мировом рынке. Известно, что традиционным способом лова тихоокеанского кальмара является лов вертикальными джиггерными ярусами на свет. Однако, несмотря на существующие теоретические предпосылки и практические рекомендации, этот способ лова не охвачен отечественным флотом из-за его сравнительно низкой экономической эффективности (Шевцов и др., 1988; Акулин и др., 2005).
Учитывая вышеизложенное, исследования, направленные на решение проблемы более эффективного освоения сырьевых ресурсов СЗТО, являются актуальными.
Концепция диссертационной работы заключаются в том, что одним из наиболее перспективных способов лова таких недоосваиваемых объектов СЗТО, как полосатый тунец, скумбрия, сардина, анчоус и тихоокеанский кальмар, может стать кошельковый лов, благодаря его высокой эко-логичности и низким удельным энергетическим затратам. Однако результативность кошелькового лова некоторых видов рыб (тихоокеанская сардина, тунцы) не превышает 60-70 %, что обусловлено, в первую очередь, несовершенной тактикой замета и отсутствием эффективных способов управления поведением рыб в зоне облова.
Наиболее эффективным путем совершенствования тактических схем замета является анализ правильности выполнения процессов лова на основе имитационных моделей, учитывающих закономерности поведения рыб в зоне облова, движения судна и погружения нижней подборы невода в процессе замета. Эти закономерности к настоящему времени изучены недостаточно полно для адекватного математического моделирования тактики замета и требуют более детального исследования. Для управления поведением рыб наиболее перспективными могут стать технологии кошелькового лова с применением акустических систем, благодаря многообразию и значительной дальности распространения акустических сигналов в море, а также способности рыб воспринимать звуки и ориентироваться в акустических полях. При разработке таких технологий основное внимание следует уделить обоснованию технических и акустических параметров, позволяющих эффективно воздействовать на рыб на всех этапах замета.
Технология кошелькового лова кальмаров на свет предполагает использование промыслового комплекса, состоящего из двух судов: подсвет-чика - для концентрации кальмаров, и сейнера - для облова сконцентрированного скопления кальмаров. Обоснование такой технологии требует более детального исследования процессов формирования светового поля судовой гирляндой и концентрации объектов лова в этом поле, определения
оптимальных параметров и экономической эффективности промыслового комплекса.
Следует отметить, что обоснование и разработка эффективных технологий кошелькового лова для более полного освоения сырьевой базы морей и океанов на основе учета элементов поведения промысловых объектов, динамики движения судна и погружения орудия лова, совершенствования тактики и техники лова, использования физических способов управления поведением объектов лова - составляют сущность крупной научно-технической проблемы промышленного рыболовства и являются предметом исследования в диссертации.
Цель и задачи исследования. Цель работы заключается в научном обосновании и разработке технологий кошелькового лова, позволяющих эффективнее осваивать промысловые запасы СЗТО и других районов Мирового океана.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие научные задачи:
исследовать поведение рыб в зоне облова кошельковым неводом и усовершенствовать тактические схемы замета;
исследовать элементы динамики движения судна, кинематики погружения нижней подборы кошелькового невода и разработать имитационную модель замета кошелькового невода;
исследовать воздействия на рыб сигналов акустических излучателей и разработать технологию кошелькового лова с использованием акустических систем для предотвращения выхода рыбы из зоны облова;
исследовать закономерности формирования судовой гирляндой подводного светового поля и разработать модель концентрации кальмаров в этом поле;
- разработать технологию кошелькового лова кальмаров на свет и оп
ределить оптимальные параметры промыслового комплекса для осуществ
ления этой технологии.
Методологической основой исследования в диссертации является моделирование процессов лова на основе анализе стереотипов поведения гидробионтов в физических полях рыбопромысловых систем и закономерностей протекания процессов лова, выявленных как самим автором, так и другими исследователями.
Исследования выполнены в рамках тематических планов ФГУП «ТИНРО-Центр» и ФГОУ ВПО «Дальрыбвтуз» на морских полигонах этих организаций и ТОЙ ДВО РАН, а также на промысловых судах Владивостокской базы тралового и рефрижераторного флота (ВБТРФ) и Базы исследовательского флота ФГУП «ТИНРО-Центр» (БИФ ТИНРО). При этом использованы методы наблюдений (визуальные и с помощью судовой гидроакустической аппаратуры) за поведением рыб и кальмаров в бассейнах, садках и на промысле. Применены также стандартные методы измерения и расчета акустических и световых полей, статистической обработки экспериментальных данных и расчета экономических характеристик рыбопромыслового комплекса (прибыль, рентабельность, окупаемость) с использованием компьютерных программ EXCEL, STATISTICA и SURFER.
Научная новизна работы заключаются в следующем:
разработана эмпирическая модель поведения рыб в зоне облова кошельковым неводом и предложена методика определения реакции косяка в зависимости от изменения акустического давления шумов промыслового судна;
научно обоснованы и разработаны схемы замета кошелькового невода при условии неизменного и изменяющегося направления движения косяка в зоне облова, найдены аналитические выражения для определения
длины невода с учетом исходных параметров замета и разработан алгоритм корректировки траектории замета невода;
разработан метод определения кинематических параметров погружения нижней подборы кошелькового невода, позволяющий в первом приближении оценить время погружения различных участков нижней подборы на определенную глубину;
разработана и реализована в компьютерном тренажере имитационная модель, позволяющая отрабатывать тактические приемы замета кошелькового невода;
научно обоснована и разработана технология кошелькового лова рыб с использованием акустических систем для предотвращения выхода рыбы из зоны облова;
- усовершенствованы модели формирования подводного светового
поля от судовой гирлянды и концентрации кальмаров в этом поле, найдены
аналитические выражения для определения освещенности в теневой зоне
судна и уловов кальмара джиггерами и кошельковым неводом;
- разработана технология лова кальмара кошельковым неводом и на основе анализа ожидаемой прибыли и рентабельности лова определены оптимальные параметры промыслового комплекса для осуществления этой технологии.
Научные положения, выносимые на защиту:
имитационные модели тактики замета кошелькового невода, разработанные на основе исследования поведения рыб в зоне облова, динамики движения судна и кинематики погружения невода в процессе замета;
технология кошелькового лова рыбы с использованием акустических систем для предотвращения выхода рыбы из зоны облова и оптимальные параметры акустических систем для осуществления этой технологии;
- технология кошелькового лова кальмаров с использованием в качестве подсветчика судна джиггерного лова и оптимальные параметры промыслового комплекса для осуществления этой технологии.
Практическая значимость и реализация результатов работы
На судах ВРПО «Дальрыба» и Калининградской БТФ была внедрена «Методика оценки параметров поведения рыб в зоне замета кошелькового невода» и «Способ предотвращения выхода рыбы из зоны замета кошелькового невода» с использованием пневмоакустических устройств. Экономический эффект от внедрения составил более 3 млн. руб. в ценах 1990 г. В настоящее время эти разработки внесены в перечень проектов для трансфертов наукоемких технологий на инновационном рынке России и стран АТЭС в сегменте «Интенсификация многовидового рыболовства». Компьютерная программа тренажера по отработке тактики замета кошелькового невода использовалась для обучения персонала рыбопромысловых предприятий, а также для подготовки студентов по специальности «Промышленное рыболовство». С применением методов, разработанных в настоящей диссертационной работе, подготовлено технико-экономическое обоснование (ТЭО) целесообразности использования судна РС-450 проекта 70129 для промысла тихоокеанского кальмара в Японском море.
Основные результаты диссертации вошли в монографию «Тактика замета кошелькового невода и способы управления поведением рыб в зоне облова» и учебные пособия «Промышленное рыболовство» и «Промысел пелагических кальмаров». Новизна технических решений подтверждена авторскими свидетельствами и патентами на изобретение.
Апробация работы. Основные положения диссертации и результаты работы докладывались и обсуждались на конференциях и выставках, начиная с 1979 г., в том числе:
на международных: «Прибрежное рыболовство 21 век», Южно-Сахалинск, 2001; «Рыбохозяйственные исследования Мирового океана»,
Владивосток, 2002; «Рациональное природопользование и управление морскими биоресурсами: экосистемный подход», Владивосток, 2003; «Ры-бохозяйственные исследования Мирового океана», Владивосток, 2005; «Современное состояние и пути развития промышленного рыболовства», Калининград, 2005; «Инновации в науке и образовании-2006», Калининград, 2006;
на всесоюзных и всероссийских: «Использование физических раздражителей в целях развития морского рыбного промысла», Москва, 1982; «Мировой океан», Владивосток, 1983; «Современное состояние, перспективы развития теории и прикладных вопросов гидроакустики», Владивосток, 1996;
на отраслевых и региональных: «Наука и технический прогресс в рыбной промышленности», Владивосток, 1979; «Рыбохозяйственные исследования океана», Владивосток, 1996.
Публикации. Результаты исследований по теме диссертации опубликованы в 46 печатных работах, 9 из которых - в рецензируемых научных журналах, рекомендованных ВАК. В печатные работы вошли также: монография, 5 учебно-методических пособий, материалы 6 всесоюзных, всероссийских и международных конференций, 9 изобретений и патентов.
Структура и объем диссертации. Работа изложена на 248 страницах основного текста, состоящего из введения, 7 глав теоретических и экспериментальных исследований, выводов и списка использованных источников, и на 119 страницах приложения. Содержит 64 рисунка, 41 таблицу, 297 наименований литературных источников. В приложении приведены тактические схемы замета кошелькового невода, акты испытаний и внедрения разработок, техническое описание акустической системы и ТЭО промысла тихоокеанского кальмара для судна РС-450.
