Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Общая характеристика лова кошельковыми неводами 10
1.1. Общие особенности лова кошельковыми неводами 10
1.2. Условия внешней среды в районах лова кошель ковыми неводами 11
1.3. Физические поля искусственного происхождения при лове кошельковыми неводами 21
1.4. Особенности поведения рыбы при лове кошельковыми неводами 32
1.5. Математические модели лова кошельковыми неводами 35
1.6. Основные результаты и выводы по гл. 1 42
ГЛАВА 2. Особенности экспериментальных работ и сбора статистического материала 43
2.1. Общая характеристика экспериментальных работ и сбора статистического материала 43
2.2. Особенности методики при оценке и обосновании конструктивных элементов кошельковых неводов 44
2.3 Определение видового и размерного состава улова и облавливаемых скоплений 45
2.4. Определение особенностей поведения и распределения объектов лова кошельковыми неводами 47
2.5. Гидрооптические наблюдения 48
2.6. Особенности методики при оценке селективности лова кошельковыми неводами
2.7. Оценка необходимого объема экспериментального и статистического материала 52
2.8. Методика обобщения экспериментального и стати стического материала 53
ГЛАВА 3. Обоснование длины кошельковых неводов 55
3.1. Общая характеристика обоснования 55
3.2. Обоснование длины кошелькового невода при замете с постоянным расстоянием судна от косяка 58
3.3. Обоснование длины кошелькового невода при замете с постоянным курсовым углом на центр косяка 64
3.4. Обоснование длины кошелькового невода при замете по окружности 72
3.5. Обоснование длины кошелькового невода с учетом возможности ухода косяка под нижнюю подбору 82
3.6. Обоснование длины кошелькового невода при многошаговой схеме замета 84
3.7. Особенности определения длины кошелькового невода при случайном поведении рыбы в процессе замета 85
3.8. Обоснование длины кошелькового невода с применением математической модели лова 87
3.9. Обоснование длины кошелькового невода при лове с применением подводных источников света 88
3.10. Обоснование длины кошельковых неводов при лове с применением надводных источников света 91
3.11. Особенности обоснования длины секционных кошельковых неводов 92
3.12. Поверочный расчет длины кошельковых неводов 93
3.13. Обоснование длины кошельковых неводов при
лове по двухботной системе 94
3.14. Выбор исходных данных при обосновании длины кошельковых неводов 98
3.15. Основные результаты и выводы по гл. 3 102
ГЛАВА 4. Обоснование высоты. загрузки и плава кошельковых неводов 104
4.1. Общая характеристика обоснования высоты кошельковых неводов 104
4.2. Обоснование высоты кошельковых неводов при ограниченной глубине погружения косяка 105
4.3. Обоснование высоты кошелькового невода при лове рыбы с применением искусственного света 109
4.4. Расчет скорости погружения и загрузки нижней подборы кошелькового невода 111
4.5. Основные результаты и выводы по гл. 4 117
ГЛАВА 5. Обоснование показателей сетного полотна кошельковых неводов 119
5.1. Обоснование вида материалов и формы ячеи сетного полотна кошельковых неводов 119
5.2. Обоснование размера ячеи и селективности кошельковых неводов 120
5.3. Обоснование диаметра сетных нитей кошельковых неводов 133
5.4. Обоснование посадочного коэффициента сетного полотна кошельковых неводов 138
5.5. Обоснование оптических свойств сетного полотна кошельковых неводов 140
5. 6. Основные результаты и выводы по главе 5 142
Общие результаты и выводы 143
Список использованной литературы
- Физические поля искусственного происхождения при лове кошельковыми неводами
- Особенности методики при оценке и обосновании конструктивных элементов кошельковых неводов
- Обоснование длины кошелькового невода при замете с постоянным расстоянием судна от косяка
- Обоснование высоты кошельковых неводов при ограниченной глубине погружения косяка
Введение к работе
Актуальность темы . Лов кошельковыми неводами занимает важное место в рыболовстве, давая около 20 % мирового улова. Перспективным является его применение на Каспии для лова каспийской кильки.
Исследованиям лова кошельковыми неводами посвящены работы (4 Ф. и. Баранова, Н.Н. Андреева, Н.Н. Виноградова, В.Н. Войника-нис-Мирского, В.Н. Гиренко.А.П. Лисового, В.Н. Мельникова,В.И. Меньшикова, В.Е. Ольховского,А.Л. Фридмана, Ю.Б. Юдовича, В.И. Яковлева, И.А. Яковлева и ряда других авторов. Благодаря их исследованиям разработаны основы анализа и проектирования кошельковых неводов, которые позволяют в первом приближении определять параметры способов лова неводами с учетом некоторых особенностей объектов лова и условий лова.
Однако известные методики проектирования кошельковых неводов направлены в основном на обоснование отдельных параметров этих орудий лова без учета их взаимосвязи, не всегда принимают во внимание современные условия промысла кошельковыми неводами, в недостаточной степени учитывают задачи рационального рыболовства, связанные прежде всего с оптимизацией селективности рыболовства и т.д.
Цель и основные задачи исследований.
Цель диссертации - разработка теоретических и практических основ совершенствования анализа и обоснования основных параметров кошельковых неводов в современных условиях.
Основные задачи исследований:
анализ состояния исследований по рассматриваемой проблеме;
К%>
исследование физических полей естественного и искусственного происхождения при лове кошельковыми неводами;
обобщение и сбор новых данных о поведении и распределении рыбы на отдельных этапах лова кошельковыми неводами;
разработка математической модели лова для оценки вероятности успешного облова косяков рыбы кошельковыми неводами;
разработка новых способов обоснования длины кошельковых неводов для различных условий лова;
совершенствование способов обоснования высоты кошельковых неводов;
уточнение расчетов загрузки кошельковых неводов;
совершенствование способов обоснования основных параметров сетного полотна кошельковых неводов;
уточнение селективности кошельковых неводов.
Научная новизна и теоретическая ценность работы.
Научная новизна и теоретическая ценность работы в целом заключается в разработке теоретических основ совершенствования способов анализа и обоснования основных параметров кошельковых неводов с учетом современных условий промысла. В частности,
разработаны биофизические основы лова кошельковыми неводами;
разработаны теоретические основы создания общих математических моделей лова кошельковыми неводами на основе анализа поведения и распредедения рыбы на основных этапах лова;
уточнены предпосылки и методы обоснования длины , высоты и загрузки кошельковых неводов;
разработаны новые способы оценки основных параметров сетного полотна кошельковых неводов;
разработаны теоретические основы селективности кошельковых
неводов.
Практическая ценность и реализация работы.
Практическая ценность диссертации в целом состоит в повышении эффективности и качества работы кошельковых неводов в современных условиях для различных районов и объектов промысла. В частности, с учетом особенностей биологии объектов лова разработаны способы обоснования длины, высоты , загрузки и параметров сетного полотна, селективных свойств прежде всего на основе математического моделирования процессов лова.
Материалы диссертации используются в практике работы Астраханской сетевязальной фабрики , при чтении в Астраханском государственном техническом университете профилирующих дисциплин по специальности " Промышленное рыболовство"
Апробация работы. Материалы диссертации докладывались на научных конференциях АГТУ в 1997-2002 г.г., на Международных конференциях, посвященных памяти проф. В.Н. Войниканис- Мирского ( Астрахань,АГТУ, 2000, 2003). В законченном виде диссертация доложена на расширенном заседании лаборатории интенсивности рыболовства ВНИРО (2003 г.).
Публикации. Материалы диссертации опубликованы в 11-ти печатных работах.
Структура и объем работы. Работа состоит из введения, пяти глав и выводов . Список использованной литературы включает 44 источника. Работа содержит 7 рисунков , 3 таблицы и изложена на 150 страницах текста.
Личное участие автора состоит в сборе и обработке экспериментальных данных, в разработке биофизических основ лова ко-
шельковыми неводами, в создании общих математических моделей лова кошельковыми неводами и их использовании для анализа лова кошельковыми неводами, в разработке способов оптимизации основных параметров лова кошельковыми неводами для различных объектов и условий лова.
На зашиту выносятся следующие основные положения диссертации:
биофизические основы лова кошельковыми неводами;
анализ поведения рыбы на отдельных этапах лова кошельковыми неводами;
математические модели для оценки успешного облова косяков кошельковыми неводами;
способы обоснования длины, высоты, загрузки и основых параметров сетного полотна кошельковых неводов;
теоретические основы селективности кошельковых неводов.
Физические поля искусственного происхождения при лове кошельковыми неводами
В процессе лова кошельковыми неводами на рыбу действуют физические поля не только естественного, но и искусственного происхождения, прежде всего световые, акустические, гидродинамические. В общем виде такие поля описаны в книгах В.Н. Мельникова ( 1973, 1975, 1977, 1979, 1983 и др.). Рассмотрим здесь особенности образования и действия на рыбу таких полей при лове кошельковыми неводами.
При лове кошельковыми неводами применяют световые поля подводных и надводных искусственных источников.
Световое поле подводных источников в каждой точке обычно характеризуют освещенностью поверхности, перпендикулярной направлению на источник. Наиболее часто такую освещенность определяют по неспектральной формуле: где ссср - среднее значение показателя ослабления света источника, причем аср Хс = 0,8-0,9 ( большие значения соответствуют лампам накаливания, меньшие- лампам дневного света); I -сила света источника в рассматриваемом направлении; R - расстояние от источника света до расчетной поверхности; Хс _ прозрачность воды по диску Секки.
Неспектральная формула приближенна, т.к. косвенно и в недостаточной степени учитывает спектральную чувствительность глаза рыбы, спектральные характеристики излучения источников и ослабления света водой. По этой причине в более точных расчетах применяют спектральные формулы, где сила света источников I и показатель ослабления света выражены в функции длины волны X ( Мельников, 1973, 1983): где v (X ) - функция относительной спектральной чувствительности глаза рыбы; ссср (X ) - показатель ослабления света в функции длины волны , осредненный на участке от 0 до R .
Большая часть излучения ламп накаливания приходится на красную часть спектра, которая сильно ослабляется водой, поэтому получили распространение различные лампы "дневного" света ( типа ДРИ, ДРЛ, ксеноновые). у которых распределение излучения по спектру зависит от состава люминофоров или газовой смеси, заполняющей колбу.Наибольшую зону действия в морских условиях обычно позволяют получать источники, излучение которых в ос-новном располагается в сине-зеленой части спектра, т.к. лучи именно этой части спектра в наименьшей степени ослабляются водой и наиболее эффективно воспринимаются глазом рыбы. Расчет оптимального спектрального состава света источников подводного освещения из условия получения максимальных размеров зоны их действия рассмотрен в литературе ( Мельников, 1968, 1973). Функция относительной спектральной чувствительности глаза (, рыбы характеризует особенности восприятия света различного спектрального состава. Обычно различают спектральную чувствительность глаза в состоянии световой ( при освещенности более Ю-2 - 10 лк) и темновой адаптации ( при освещенности меньше 10"2 -10 лк). Максимумы спектральной чувствительности глаза рыб обычно располагаются в той же спектральной области, что и минимум ослабления света водой в условиях их обитания ( для морских рыб обычно в сине-зеленой части спектра).
Показатель ослабления света аср(Х ) учитывает оптические свойства воды, характер излучения источника ( направленное, рассеянное), расстояние от источника до исследуемой точки водоема. Известны зависимости изменения этого показателя по спектру, с расстоянием от источника света для условий лова кошельковыми неводами ( Мельников, 1973, 1979 и др.)
Чтобы определить размеры зоны действия источника подводного освещения, в выражения для определения освещенности вместо Е подставляют порог обнаружения рыбой светового поля Еп.
Особенности методики при оценке и обосновании конструктивных элементов кошельковых неводов
Для обоснования основных конструктивных элементов кошельковых неводов использовали соответствующие статистические материалы , математические модели лова и уловистости этого орудия лова, а также частные математические модели для оценки показателей лова, не входящих в общую математическую модель.
Экспериментально оценивали показатели , параметры и коэффициенты в соответствующих математических моделях и таблицах ис- ходных данных. При этом собирали экспериментальный и статистический материал о метеорологических, океанологических и гидрологических условиях в возможных местах лова кошельковыми неводами, параметрах орудий лова, о размерном и видовом составе облавливаемых скоплений, о плавательной способности рыбы, особенностях поведения рыб у зоны и в зоне облова кошельковых неводов (прежде всего с целью оценки обловленного объема водоема и оценки вероятности ухода рыбы из зоны облова различными путями), о селективности лова, о рецепции и ориентации рыб.
Экспериментальный и статистический материал собирали не с целью общего анализа .влияния различных факторов на эффективность лова и установления общих закономерностей оптимизации параметров орудий лова, а для проверки на частных примерах работоспособности уточненных собственных моделей лова и моделей других авторов. По этой причине соответствующие работы выполняли на ограниченном числе возможных мест лова кошельковыми неводами.
Определение видового и размерного состава улова и облавливаемых скоплений Видовой и размерный состав улова и облавливаемых скоплений определяли на местах лова в различных районах и в различные сезоны лова, прежде всего в районах ЦВА и ЮВА.
Размерный состав облавливаемых скоплений устанавливали по размерному составу уловов путем пересчета с учетом расчетных или фактических кривых селективности отцеживающих орудий лова, применяемых в соответствующих районах промысла. Ординаты кривой размерного состава облавливаемых скоплений Gdt) для интервала длин.рыб со средним значением lt получали по формуле: G di) - Y (It) / S (It) , ( 2.1 ) где Ydi) - количество рыб в улове в рассматриваемом ин ) - 46 тервале длин; S(l±) - ордината кривой селективности в том же интервале длин рыб.
От полученного вариационного ряда размерного состава облавливаемых скоплений G (lj) в необходимых случаях переходили к эмпирической плотности распределения путем нормировки ряда. Для этого все частоты п ряда G (lt) умножали на такой множитель С, чтобы выполнялось равенство: к С = І Ші 51і = 1 . (2.2) і = і где 61i= It - li-i = h - шаг ряда. Шаг ряда принимали постоянным-и для этого случая нормирующий множитель к C=l/Ihm1=l/hM, (2.3) i = i где М - общее количество рыб в выборке. После нормировки данные о размерном составе представляли в виде таблицы эмпирической плотности распределения. Нормировку выборки не проводили, если расчеты выполняли на ЭВМ, т.к. разработанная программа рассчитана на использование абсолютного количества рыб в классах выборки. Объем выборки из улова для определения размерного состава облавливаемых скоплений обычно принимали равной 150-200 эк - 47 -) земпляров, которую, в соответствии с известными из математической статистики правилами, разбивали на 8-10 классов ( к = 8-10 ). При небольших уловах число рыб в выборке иногда снижали до 50- 100.
Данные о размерном и видовом составе уловов получали в различных промысловых районах ЦВА и ЮВА в 1995-2001 г. г. в различные месяцы года. Полученные данные группировали и обоб-#) щали. В процессе обобщения результатов и получения осредненных данных учитывали количество выборок в отобранной для осреднения совокупности путем введения соответствующих весовых коэффициентов.
Обоснование длины кошелькового невода при замете с постоянным расстоянием судна от косяка
При облове осторожных косяков расстояние между судном и косяком не должно быть меньше определенной величины (упреждения), которое зависит от вида рыбы, ее состояния, условий лова ( светового режима в водоеме , уровня акустических шумов в водоеме и т.д. ). С учетом рассмотренного условия замет невода производят по вытянутым траекториям (рис. 3.1), и он состоит из трех этапов ( Ольховский, Яковлев, Меньшиков, 1980).
Первый этап замета охватывает траекторию судна от точки начала замета до пересечения линии перемещения косяка траекторией судна, второй - от точки пересечения линии перемещения косяка траекторией судна до конечной точки на траектории, где выдерживают заданное расстояние до косяка, третий этап соот -5 9
Схема замета кошелькового невода при постоянном расстоянии от судна до косяка ветствует замету на прямом курсе с возращением в точку начала замета . Второй этап заканчивают после прихода в точку С3 на траверзе или несколько позади траверза центра косяка, т.е когда Qk3 90.
На первом этапе судно проходит путь hlt на втором этапе L2, на третьем L3, а необходимая длина невода LH = Lj+ L2+ L3. При таком условии, с одной стороны, после замета на судне не останется части невода, с другой, длины невода достаточно для окружения обметываемого пространства .
Для определения Lj, L2 и L3 находят уравнения движения судна в процессе замета. Для получения уравнений движения на первых двух этапах, когда судно располагается на постоянном расстоянии от косяка, проектируют векторы скоростей движения судна и косяка на линию пеленга и на перпендикулярное к ней направление (рис.3.1). С учетом этого уравнение движения для первого этапа: dt Ly где vc и vk- соответственно скорость судна и косяка; qc - 61 курсовой угол с судна на центр косяка; qk - курсовой угол с центра косяка на судно; Ly- - расстояние от судна до центра косяка,равное заданному упреждению Ly плюс радиус косяка rk.
Чтобы определить 1ц. уравнение (3.1) записывают в следующем виде, предварительно выразить qc через qk: Расстояние L3 определяют, проектируя отрезок траектории С3СІ в виде прямой линии, на направление линии перемещения косяка и перпендикулярне к ней направление:
Из полученной формулы следует что длина невода зависит от величины Ly, отношения скорости косяка к скорости судна KV И курсовых углов qkl и qk2. - 63 Величина упреждения Ly которая часто является основной составляющей величины Ly, Ц= (1,25 1.5) Lp , (3.8) где Lp-дальность реакции косяка на шумы судна. Дальность реакции косяка изменяется от 15 - 20 м для малоподвижных рыб при ночном световом режиме в водоеме до 200-300 м для подвижных пугливых рыб в условиях зрительной ориентации.
Радиус косяков, успешно облавливаемых кошельковыми неводами, в основном изменяется от 10 м до 25-30 м. Косяки радиусом меньше 10 м имеют небольшую массу и дают небольшой улов, а косяки радиусом больше 25-30 м, особенно подвижные, не всегда можно обловить.
Отношение KV скорости косяка к скорости рыбы изменяется обычно от 0,2 до 0,5 и зависит в основном от скорости перемещения рыбы.
С учетом опыта лова точку начала замета обычно выбирают так, чтобы она находилась на траверзе хвостовой части косяка. Такому положению точки начала замета соответствует курсовой угол qkl порядка 100-120. Для уменьшения длины невода при лове не очень пугливых рыб замет иногда начинают впереди траверза косяка на курсовых углах qkl, лишь несколько больших 50-60. Такие же углы принимают, когда при заданной длине невода необходимо обловить быстроходный косяк.
Для успешного облова косяка курсовой угол qk3 обычно принимают равным 100-120. Т.к. значения курсового угла qk3 достаточно определенны, то для ориентировочных расчетра с использованием формулы (3.7) - 64 полезно пользоваться аналитическими выражениями и графиками отношения V — = f(kv.qkl) (3.9) L„ Например,для курсового угла qkl=110. длину невода можно определить по формуле, полученной из выражения (3.7): V LH= (3.10) 0,2- 0,14 Kv V Графики вида =Hkv,qkl) имеют большое значение в про LH цессе работы невода, т.к при заданной длине невода позволяют корректировать курсовой угол qkl, а иногда и упреждение Ц, чтобы выполнить нормальный замет.
Обоснование высоты кошельковых неводов при ограниченной глубине погружения косяка
Расчет загрузки при неограниченном погружении косяка целесообразно :: выполнять, когда средняя скорость его погружения не превышает 0,20- 0,25 м/с, равной максимально возможной скорости погружения нижней подборы невода. Если скорость погружения косяка превышает эти значения, то косяк уходит под нижнюю подбору при любой загрузке.
Приведенные расчеты vnorp и Gr являются приближенными, так как скорость погружения зависит от ряда неучтенных в формулах факторов: влажности дели, правильности укладки невода на палубе, длины вытравленного стяжного троса и его натяжения во время замета, силы и направления ветра и течения (Гиренко, 1957, 1959). Так, при скорости течения 0,2 - 0,3 м/с скорость погружения нижней подборы снижается в 1,5-2,0 раза из-за отклонения стены невода от вертикального положения (Фридман, 1969). Скорость погружения нижней подборы при малой скорости замета примерно в 1,5 раза выше, чем при большой (Лисовой, 1973).
Скорость погружения нижней подборы можно увеличить, удлинив на 5 - 10 % нижнюю подбору, по сравнению с верхней, с тем, чтобы нагрузки при замете воспринимала в основном верхняя подбора, а нижняя свободно погружалась (Фридман,1969).
Полученные выше формулы служат для определения загрузки средней части невода. В принципе загрузка этой, наиболее высокостенной части невода должна быть наибольшей, а загрузка бежной части больше, чем пятной. На практике часто клячевые части невода загружают больше, чем средние, чтобы уменьшить подъем низов невода при кошельковании. Например, В. Н. Войника-нис- Мирский (1990) рекомендует принимать загрузку клячевых частей невода в 1,5 раза больше, чем в средней части.
Учитывая различные условия погружения стены невода в его различных частях и требования к загрузке этих частей иногда целесообразно расчет загрузки проводить отдельно для слива и нескольких (3-5) частей крыльев.
1. Рассмотрены общие особенности и предпосылки обоснования высоты и загрузки кошельковых неводов.
2. Показано, что расчет высоты кошельковых неводов можно проводить на детерминированном уровне и с учетом случайного характера величин, определяющих такую высоту. Установлено, что при учете случайного характера влияющих факторов расчетная высота оказывается на 20-25 % больше, чем при расчете на детерминированном уровне.
3. Рассмотрен как основной способ определения высоты кошелькового невода при ограниченной высоте погружения кошелькового невода. Показано,что иногда с учетом особенностей распределения глубины погружения косяков и предельной глубины их погружения целесообразно несколько завышать высоту невода с целью расширения области применения невода и увеличения вероятности облова косяков, расположенных на большой глубине.
4. Рассмотрены особенности обоснования высоты кошельковых неводов при лове с применением подводных и надводных источников света. Показано, что с целью расширения зоны удержания рыбы в ряде случаев целесообразно использовать одновременно или последовательно подводные и надводные источники света.
5. Рассмотрено несколько вариантов расчета загрузки неводов. При этом во всех случаях учитывали, что скорость погружения рыбы, как правило, выше, чем максимально возможная скорость погружения нижней подборы невода.
6. Показано, что так как величина загрузки и скорость погружения нижней подборы ограничена , то целесообразно определять упреждение , при котором рыба подойдет к сетной стенке невода лишь после погружения нижней подборы на некоторую глубину; рассмотрены особенности определения такого упреждения.
7. Учитывая различные условия погружения стены кошелькового невода в его различных частях и требования к загрузке этих частей, иногда расчет загрузки следует проводить отдельно для слива и нескольких (3-5 ) частей крыльев, учитывая различную высоту этих частей.
