Введение к работе
Основная научная направленность. Современные рыболовные траловые системы представляют собой буксируемые гидротехнические.сооружения, включающие большой комплекс специальных устройств, узлов, деталей и конструктивных элементов различной структуры и сложности исполнения. И в этой связи невозможно сейчас представить успешную и эффективную работу рыбопромыслового трала без оснащения его современными устройствами раскрытия. Они обеспечивают траловой системе одну из основных ее рыболовных функций, раскрывая устье трала - создают зону облова, необходимую рабочую форму и размеры входного устья трала. За счет устройств раскрытия во многом обеспечивается необходимый режим пространственного положенім трала относительно дна и поверхности водоема, а также объекта лова.
Исторически устройства раскрытия конструктивно видоизменялись и совершенствовались, предусматривая определенные цели, и к настоящему времени ассортимент этих изделии и их типоразмеров на мировом рьпіке промыслового снаряжения огромен. Так же широк и круг вопросов, связанных с проблемой научного и инженерного обеспечения задач проектирования и эксплуатации устройств раскрытия трала, которые являются идеологической и инструментальной базой как создания более современных и прогрессивных изделий этого направления, так и их грамотной и безаварийной эксплуатации.
Каждому рыбаку известна значимость правильного подбора траловых досок, подъемных щитков и др. устройств раскрытия для того или иного типа траулера и трала, с которым он работает. Однако успешность осуществления этой процедуры не всегда гарантирована, так как обоснование погребных параметров важнейших устройств раскрытия устья трала связано прежде всего с фундаментальным решением задачи раскрытия трала, которая по существу до сих пор не имеет корректной постановки и системного подхода к возможным вариантам ее решения.
Постоянно на мировой рынок поставляется достаточно большое количество типовых конструкций траловых досок и их модификаций. Но, как правило, многие модификации связаны лишь с некоторым изменением внешнего вида или технологии изготовления типовой конструкции, что не оказывает, а практически во многих случаях совсем не оказывает влияния на изменение полезных качеств изделия. Такое положение с изделиями оснастки раскрытия трала объясняется тем, что до снх пор практически не известны исследования по структуризации и анализу их критериев развития и
показателей качества. По существу судовладельцы рыболовных судов не располагают конкретным, хорошо выверенным и ранжированным спискам оценок совершенства и прогрессивности устройств раскрытия трала, как эт давно принято во всех развитых отраслях техники. Отсутствие таких знани безусловно негативно влияет на процессы проектирования, конструирован и производства этих изделий. Необходимо также отметить, что далека от полноты и требует серьезного дополнения научно-методическая база для оценки и принятия проектного решения по основным видам устройств раскрытия трала - траловым доскам и подъемным щиткам.
Траловая система в том виде, в котором она сейчас конструктивно
существует, представляет собой мадоуправляемую и сморегулируемую
техническую систему. Траловые доски и подъемные щитки в процессе рабо
траловой системы принимают в каждый момент времени только такую
ориентацию в пространстве, при которой обеспечиваете» их равновесие nq
действием всех сил, действующих на щи как со стороны окружающей среда
так и траловой системы. В спою очередь рашориая сила траловых досок и
нодьемнай сила щитка зависит от ориентации в пространстве последних, т<
есть их угла атаки, крена и дифферента. Кроме того изменение скоростной:
или позиционного движения траловой системы может сказаться на
устойчивости их пространственного положения и параметров раскрытия ,
которые они обеспечивают системе. В связи с чем важнейшее значение имес
разработка теории устойчивости движения распорных устройств трала,
которая является научно-методической базой для расчета продольной ,
вертикальной и путевой статической устойчивости движения траловых досі
их авторотации и: завертя трапа, расчета няптяжкв и"регулирования'
траловых досок по углу атаки, крена и дифферента. :
В разработке перечисленных научных направлений, основ теории и расчета устройств раскрытия траловых систем и заключается научная направленность предлагаемой диссертации.
Актуальность исследования.. Актуальность выполненных исследован] определяется необходимостью совершенствования и развития методов проектирования и эксплуатацит* устройств раскрытия траловых системе целью повышения их промБгсловых качеств lr показателей технического уровня.
Исследуемая проблема имеет важное рыбохозяйственное значите, та как ее решение и внедрение результатов в практику способствует снижению энергоемкости и повышению эффективности тралового лова.
Цель и задачи исследования. Целью диссертации является создание основ теории и расчета устройств раскрытия траловых систем и разработка на этой базе современных инженерных методов и алгоритмов решения ряда
принципиально важных задач как при проектировании, так и при эксплуатации этих изделий.
В число основных задач исследования входит:
постановка, формализация и разработка версий фундаментального решения задачи раскрытия и конфигурации траловой системы;
структуризация и анализ критериев развития и показателей качества основных устройств раскрытия траловой системы;
формализация и разработка основных положений научно-методического обеспечения для оценки и принятия проектного решения по конструктивной схеме крыла устройства раскрытия трала;
формализация и разработка основных положений теории устойчивости движения распорных устройств трала и разработка направлений ее прикладного использования;
разработка методов расчета и способов настройки, регулирования и стабилизации ориентации устройств раскрытия трала при работе траловой системы.
Общая методика исследования. Диссертация обобщает многолетние теоретические и эхспериментальныо-поисковме исследования автора в области создания научно-методической базы для проектирования, конструирования и эксплуатации устройств раскрытия траловых орудий лова.
В предлагаемой работе в первую очередь выполнена постановка задачи раскрытия траловой системы, разработана морфологическая карта моделей схематизации передней части трала, которые поззоляют в полной мере применить аппарат теоретической механики для построения общих математических моделей решения этой задачи как при 2-х мерном, так и 3-х мерном представлении канатного каркаса траловой системы. На базе общих моделей разработаны методики и алгоритмы решения этой задачи для моделей с различной структурой схематизации как передней части трала, так и его кабельной оснастки. Построение математических моделей сопротивления трала в функции раскрытия его устья выполнено на материалах обработки результатов экспериментальных исследований, выполненных как автором, так и другими исследователями. Затем на базе общей теории устойчивости движения механических объектов определены условия статической и динамической устойчивости движения распорных устройств трала. Используя аппарат теоретической механики построены математические модели их продольной, вертикальной и путевой статической устойчивости движения, а также разработаны методики и алгоритмы их численного решения и анализа. Используя аппарат теоретической механики разработана математическая модель задачи продольной динамической устойчивости движения распорного устройства и
выполнены экспериментальные исследования этой задачи на физических моделях траловых досок в гидролотке КТИРПХ. По авторотации распорны устройств выполнены только теоретические исследования.
Этап работы, связанный с разработкой методики расчета и проектирования распорных устройств трала в главном базируется на анализ результатов многочисленных экспериментальных работ как автора так и других исследований с моделями и конструктивными примитивами типовых конструкций крыла устройств раскрытия, а также экспериментальных работ поисковыми конструкциями.
Последний раздел работы связан с разработкой прикладных математических моделей задач расчета ориентации устройств раскрытия прі их включении в заданную траловую систему, численного решения и анализа результатов решения этих задач. Здесь же приведен анализ как типовых, так поисковых конструктивных схем оснастки траловых досок и подъемных щитков, исходя из совершенствования точности и надежности управления и. ориентацией.
Научная новизна. Научная новизна работы состоит в построении теории, методов расчета и научно-методической базы для проектирования, конструирования и эксплуатации основных устройств раскрытия траловой системы.
В число основных научных разработок, обладающих новизной, входя: постановка и версии решения задачи раскрытия и конфигурации траловой системы, теория и математические модели устойчивости движения распорш устройств трала, математические модели и алгоритмы расчета ориентации траловых досок и подъемных щитков трала, методика проектирования и конструирования устройств раскрытия трала.
Практическая ценность. Практическая ценность диссертации состоит і создании эффективных инженерных методов анализа, оценки, формирован! и обоснования технических характеристик устройств раскрытия траловой системы, научно-методической базы данных для разработки и принятия проектного решения по их конструкции, инженерных методов и алгоритме] расчета и обоснования настройки и регулирования устройств раскрытия пр их эксплуатации.
Реализация работы. Результаты исследований нашли применение в работе научно-исследовательских, проектно-конструкторских, учебных и промысловых организаций.
Материалы диссертации использовались в рыбохозяйственных проектных организациях при проектировании многих конструкций распорных траловых досок. На базе материалов диссертации созданы компьютерные программы настройки и балансировки траловых досок
учебно-тренажерным центром в г. Калшганграде(обл.) и лабораторией САПР кафедры промышленного рыболовства Кашгаинградского государственного технического университета.
Материалы диссертации широко используются при подготовке специалистов по промышленному рыболовству в вузах России, Украины и др. странах. Они вошли в учебники "Теория и проектирование орудий промышленного рыболовства" Н. Stengel, A. Fridman. - Berlin: Veb Veriag Technik, 1977; АЛ.Фрвдмаи. - M: "Пищевая промышленность", 1981; учебное пособие АЛ.Фрндмана и М.М.Розенштейна "Сборник задач и упражнений гго теоргш и ггроек"гированігю орудий гтромьшглетшого рыболовства" (hi. Лгрімтромнздат, І987).
Апробация работы. Материалы диссертации докладывались, обсуждались и получили одобрение на Межвузовских, научно-технических конференциях Калининградских вузов Минрыбхоза СССР, ГДР и ПНР (1972-1978 г.г., Калининград, Росток, Гдыня), на бассейновых конференциях по определению основных направлений развития орудий н методов промышленного рыболовства (Калининград, 1976, 1977 г.г.), на научно-технических, конференциях КТИРПХ (Калининград, 1967-1982 г.г.), па Всесоюзном семинаре "Совершенствование подъемно-тралового оборудования рыболовных судов" (Севастополь, 1988, 1989 г.г.), на научно-техшгческих конференциях КМТИ (Керчь, 1990-1996 г.г.).
Публикации. Материалы диссертации опублпковапы в монографии "Устройства раскрытия рыболовных тралов (Проектирование и зксплуатацїїя) ":-М; "Пищевая промышленность", 1980. - 248 с. (в соавторстве с А.Л .Фридманом) и в 20 других печатных работах.
Объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения. Она изложена на 360 страницах, содержит ПО рисунков и 21 таблицу, библиография - 186 наименований, их них 150 - па русском языке.
