Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Разработка и экспериментальное обоснование метода оценки горизонтального раскрытия донных тралов САФРОНОВ ВЛАДИМИР АНАТОЛЬЕВИЧ

Разработка и экспериментальное обоснование метода оценки горизонтального раскрытия донных тралов
<
Разработка и экспериментальное обоснование метода оценки горизонтального раскрытия донных тралов Разработка и экспериментальное обоснование метода оценки горизонтального раскрытия донных тралов Разработка и экспериментальное обоснование метода оценки горизонтального раскрытия донных тралов Разработка и экспериментальное обоснование метода оценки горизонтального раскрытия донных тралов Разработка и экспериментальное обоснование метода оценки горизонтального раскрытия донных тралов Разработка и экспериментальное обоснование метода оценки горизонтального раскрытия донных тралов Разработка и экспериментальное обоснование метода оценки горизонтального раскрытия донных тралов Разработка и экспериментальное обоснование метода оценки горизонтального раскрытия донных тралов Разработка и экспериментальное обоснование метода оценки горизонтального раскрытия донных тралов Разработка и экспериментальное обоснование метода оценки горизонтального раскрытия донных тралов Разработка и экспериментальное обоснование метода оценки горизонтального раскрытия донных тралов Разработка и экспериментальное обоснование метода оценки горизонтального раскрытия донных тралов Разработка и экспериментальное обоснование метода оценки горизонтального раскрытия донных тралов Разработка и экспериментальное обоснование метода оценки горизонтального раскрытия донных тралов Разработка и экспериментальное обоснование метода оценки горизонтального раскрытия донных тралов
>

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

САФРОНОВ ВЛАДИМИР АНАТОЛЬЕВИЧ. Разработка и экспериментальное обоснование метода оценки горизонтального раскрытия донных тралов: диссертация ... кандидата технических наук: 05.18.17 / САФРОНОВ ВЛАДИМИР АНАТОЛЬЕВИЧ;[Место защиты: Дальневосточный государственный технический рыбохозяйственный университет].- Владивосток, 2015.- 135 с.

Содержание к диссертации

Введение

Глава 1. Анализ теоретических и инструментальных методов оценки геометрии траловой системы 9

1.1. Геометрия траловой системы и ее влияние на эффективность лова 9

1.2. Теоретические методы определения расстояния между досками 12

1.3. Системы инструментального контроля геометрических параметров траловой системы 14

1.3.1. Кабельные системы 15

1.3.2. Бескабельные системы 17

1.4. Проблемы определения геометрических параметров траловой системы при проведении учетных съемок 20

1.5. Выводы по главе 1 23

Глава 2. Методика экспериментального исследования геометрических и силовых параметров донных тралов 26

2.1. Районы работ, орудия лова, промысловое вооружение 26

2.2. Аппаратура и приборы 35

2.3. Статистическая обработка результатов 39

Глава 3. Результаты экспериментального исследования геометрических и силовых параметров донных тралов 40

3.1. Геометрические параметры трала 25,4 /24,0 и натяжение ваеров в зависимости от длины кабелей 40

3.1.1. Геометрические параметры 40

3.1.2. Натяжение ваеров 44

3.2. Геометрические параметры трала 25,4 /24,0 и натяжение ваеров в зависимости от угла атаки траловых досок 48

3.2.1. Геометрические параметры 48

3.2.2. Натяжение ваеров 52

3.3. Геометрические параметры тралов 23,2/24,1 и 23,2/26,0, различающихся размерами боковой пласти и загрузкой по нижней подборе 55

3.4. Геометрические параметры трала 27,1/24,4 в зависимости от скорости траления и длины ваеров 61

3.5. Выводы по главе 3 70

Глава 4. Разработка теоретических методов оценки геометрических параметров донных тралов 73

4.1. Метод расчета горизонтального раскрытия донных тралов 73

4.1.1. Сущность метода 74

4.1.2. Проектные параметры донных тралов и алгоритм расчета 76

4.1.3. Расчет горизонтального раскрытия донных тралов 80

4.2. Метод расчета расстояния между траловыми досками 93

4.2.1. Сущность метода и алгоритм расчета 93

4.2.2. Расчет угла атаки кабелей и расстояния между досками 97

4.3. Выводы по главе 4 105

Глава 5. Обсуждение результатов, выводы и предложения по диссертации 107

Список использованных источников

Системы инструментального контроля геометрических параметров траловой системы

В тралах, используемых на российских рыбодобывающих судах, коэффициент посадки сетного полотна по гужам различен и колеблется от 0,32 до 0,50, а коэффициент посадки сетного полотна на топенанты от 0,8 до 1,2. Исследования тралов с различным коэффициентом посадки сетного полотна по гужу 0,25, 0,35, 0,50 показали, что вертикальное раскрытие трала, с коэффициентом посадки 0,5, при скорости траления 4,2-4,5 узла больше на 6-7 %, а горизонтальное - на 8 - 9 %, по сравнению с тралом, коэффициент посадки которого составляет 0,25 (Шевченко и др., 2005). То есть посадка сетного полотна трала влияет на зону облова, и, как следствие на эффективность промысла.

Одним из показателей геометрии трала является его конусность, влияющая на выход рыб сквозь оболочку трала. Известно, что чем меньше конусность трала, тем меньше возможность выхода рыб сквозь сетное полотно (Мизюркин, Костюков, 1982; Мизюркин и др., 2004). Но в этом случае значительно возрастает расход сетематериалов на постройку орудия лова. Установлено (Коротков, 1998), что угол атаки 7-9 градусов является наиболее целесообразным для сетных частей трала. Уменьшение угла атаки приводит к резкому увеличению расхода сетематериалов и, как следствие, к повышению аварийности, а увеличение угла атаки снижает удерживающую способность сетного полотна.

На поведение облавливаемых объектов и, как следствие, на уловистость трала влияют также и конструктивные особенности траловой системы. Конструктивными элементами, способствующими удержанию и сгону рыб на пути движения устьевой части являются распорные доски с отходящими от них гидрошлейфами и кабели, создающие комплекс раздражителей разной интенсивности: гидродинамический подпор, мутьевые или вихревые шлейфы, звуковые волны (Рыкунов, 1983; Белов и др., 1987; Коротков, 1998; Заферман, 2004). Наблюдения показали, что гидрошлейфы оказывают на всех рыб сильное отпугивающее действие и способствуют концентрации их на пути движения устьевой части трала. Поэтому при донных тралениях выбор оптимальных размеров кабелей связан с особенностями выполнения вихревыми шлейфами траловых досок управляющих функций (Розенштейн, 2010). Зависимость уловов от расстояния между траловыми досками наблюдали и другие исследователи. Так, по данным В.И. Сеславинского (Сеславинский, 1974), уловы донного трала 31,2 м при экспериментальном лове минтая в Ю-Курильском районе заметно увеличиваются при расстоянии между досками от 72 до 82 м. При дальнейшем увеличении расстояния между досками ночные уловы увеличиваются, а дневные понижаются, что также может быть связано с влиянием гидрошлейфа на поведение рыб. Практика работы с донным тралом показывает, что длина кабелей и соотношения их отдельных элементов также оказывает существенное влияние на эффективность облова донных и придонных рыб (Мизюркин и др., 2010, 2011; Кручинин, Мизюркин, Сафронов, 2011; Малых, Чернецов, Норинов, 2012). В современных тралах «зона спугивания», зона сгона рыб кабелями в устье трала, в 3-4 раза больше зоны устья трала (Заферман, 2004). Поэтому величина улова за траление зависит как от площади зоны спугивания, так и эффективности концентрации рыб перед зоной облова устьем. Изменить площадь зоны спугивания на промысле можно путем использования различной длины кабелей или распорной силы траловых досок. В то же время установлено (Коротков, 1998), что при малых углах атаки линии кабелей эффективность концентрации наблюдается больший эффект сгона рыбы из зоны спугивания в зону входного устья трала. При увеличении угла атаки линии кабелей от 10 до 25 градусов эффективность концентрации донных и придонных видов рыб может снижаться в три раза (Коротков, 1998). Однако в отечественном рыболовстве не используются какие-либо зависимости для определения длины кабелей при работе с донными тралами. Как показывает практика, длина кабелей выбирается от сложности грунта. На ровных песчаных грунтах длину кабелей доводят до 100-120 м, на сложных каменистых грунтах используют кабеля длиной от 50 и редко доводят до 75 м для различных типоразмеров тралов (Шевченко и др., 2008). Анализ кабельной оснастки японских тралов (Шевченко, 2005; Шевченко и др., 2005; Шевченко и др., 2009), работающих на «тяжелых» грунтах материкового склона показывает, что они используют большую длину кабелей. Так для тралов с длиной подборы от 50 до 60 м используется длина кабелей порядка 135-150 м. Отличительной особенностью кабельной оснастки японских тралов (Matsushita, Inoue, Shevchenko, 1994; Shevchenko, Matsushita, Inoue, 1996; Matsushita, Inoue, Tatarnikov, 1999), кроме увеличения ее длины по сравнению с отечественной оснасткой, является сведение в один кабель «уздечек» траловой доски и крыла трала. При этом уздечки крыла имеют довольно большую длину порядка 60 м. Такая схема оснастки, наряду с увеличением зоны отпугивания, позволяет свободно раскрывать входное устье трала и благоприятно сказывается на работе траловых досок в экстремальных при «зацепах», резких изменениях курсов тралений, при быстром подъеме траловой системы. В то же время, сведение двух кабелей в один в совокупности с тактикой траления, снижает аварийность при работе на тяжелых грунтах.

Аппаратура и приборы

Необходимо отметить, что вышеприведенный метод приемлем при условии, что проекции на плоскость XY всех внешних сил, действующих на доску при ее движении в воде, пересекаются в проекции точки крепления ваера к доске на ту же плоскость (Рыкунов, 1970).

Измерив и вычислив параметры доски, по формуле (2.3) получили значения строительных углов атаки при различных положениях крепления ваера и лапок кабеля (табл. 2.1).

Как видно в табл. 2.1, угол атаки доски увеличивается с увеличением расстояния от боковых кромок доски до отверстий крепления как ваера, так и лапок кабеля. Так как каждому отверстию соответствует свой номер, то в дальнейшем при проведении экспериментальных работ, регистрируя места (номера) крепления ваера и кабеля и используя табл. 2.1, по этой комбинации номеров находили углы атаки траловой доски. Всего получается 20 комбинаций крепления ваера и кабеля и, соответственно, 20 углов атаки.

Полезным в дальнейшем анализе и рассуждениях будет также представление о гидродинамических свойствах V-образной траловой доски, которые характеризуются коэффициентами лобового сопротивления (Ос) и распорной си лы (Су). Графики зависимости этих коэффициентов от угла атаки для V-образной траловой доски, работающей в пелагическом варианте, приведены на рис. 2.6.

Характерной особенностью гидродинамики некоторых досок, в том числе V-образной, как видно на рис. 2.6, является наличие максимума сопротивления и распорной силы при углах атаки около 40, после чего лобовое сопротивление и распорная сила резко падают. Эти углы атаки называют критическими, и работа траловых досок на этих углах весьма нестабильна. При работе траловых досок в донном варианте критический угол распорной силы смещается в область около 30, а лобовое сопротивление постоянно повышается до углов атаки 55-60 (Траловые доски ..., 1976). Это объясняется влиянием экрана (поверхности дна) на гидродинамические характеристики траловых распорных досок.

В 2012 г. исследовали геометрические параметры трех донных тралов при различной скорости и глубине траления.

Работы проведены в Японском море (залив Петра Великого) на МКРТМ «Янтарь» и в Беринговом море при выполнении донной траловой съемки на НИС «Профессор Кагановский». Траления в ЗПВ выполнялись модифицированными донными тралами с длиной верхней подборы 23,2 м двух вариантов (рис. 2.7, рис. 2.8).

Модифицированный донный трал 23,2/26,0 (вариант второй) Вариант первый (В-1) отличается от варианта второго (В-2) размерами боковой пласти: у первого высота в вытяжку составляла 2,4 м, у второго - 4,3 м, что должно было влиять на вертикальное и горизонтальное раскрытие тралов. Оснастка верхней и нижней подбор этих тралов идентична тралу 25,4/24,0, с той лишь разницей, что загрузка по нижней подборе трала В-2 задавалась цепью калибра 11 мм (масса 1м- 2,67 кг), т.е. превышала на 20 % загрузку трала В-1. Скорость траления изменяли от 1,3 до 3 узлов. Такой диапазон скоростей продиктован весьма скромными тяговыми возможностями МРТК «Янтарь». В качестве распорных средств использовались вышеупомянутые V-образные доски.

Трал донный 27.1/24.4 м Этот трал был оснащен 50-ти метровыми кабелями и 16-ти метровым 2-х пластным мешком с мелкоячейной вставкой 10 мм. В качестве грузов углубителей на концах крыльев использовались бобенцы весом 40 кг. Загрузку нижней подборы обеспечивала цепь 19 мм на 15 см поводцах. Плавучесть верхней подборы обеспечивали 42 кухтыля АМГ-200. В качестве распорных средств ис-пользовались сферические доски площадью 4,3 м и весом 1500 кг. Было произведено 234 траления с различной скоростью и длиной ваеров, при этом скорость траления изменялась в пределах 2,0 - 4,3 узла, а длина ваеров - от 100 до 1100 м.

Для исследования геометрических параметров тралов использовали аппаратуру контроля орудий лова фирмы «Scanmar». В комплект аппаратуры входили датчик вертикального раскрытия устья донного трала, датчики расстояния между концами крыльев и траловыми распорными досками (рис.2.10).

Рис. 2.10. Подводные датчики фирмы «Scanmar»: а - вертикального раскрытия трала (траловый глаз); б - температуры воды; в - расстояния между досками и горизонтального раскрытия трала; г - скорости хода трала Датчики имеют следующие технические характеристики: диапазон частот -40,8-43,4 кГц; уровень выхода - 186 дБ/мкПа; ширина луча - 55; дальность действия - 2500 м; глубина погружения у различных модификаций - 600-1500 м; габариты - не более 300x250x150 мм; вес в воздухе - 3.9-7,5 кг; вес в воде - 1,2-2,8 кг; диапазон измеряемых расстояний между досками - от 0 до 300 м; точность измерений - ± 0,2 м.

Геометрические параметры трала 25,4 /24,0 и натяжение ваеров в зависимости от угла атаки траловых досок

Как видно из данных табл.3.11, натяжение ваеров при неизменном положении ваера и лапок величина более стабильная, чем геометрические параметры. Колебания среднеквадратических отклонений здесь составляют от 3 до 10 % от среднего значения. Однако при некоторых режимах траления среднеквадрати-ческое отклонение составляло до 18% от среднего значения, что можно объяснить зацепами досок и трала за дно.

Используя данные табл. 3.11 нашли усредненные значения сопротивления траловой системы раздельно по точкам крепления ваера и лапок (рис. 3.8).

Графики на рис. 3.8 показывают, что натяжение ваера повышается от 5,8 до 6,3 кН при изменении крепления лапок от первой до второй точки, затем остается постоянным до четвертой точки и возрастает до 7,3 кН при креплении лапок на пятой точке. При изменении положения ваера от первой до второй точек сопротивление практически не изменяется и составляет в среднем около 6,1 кН, а затем линейно возрастает до 7 кН при креплении ваера на 3-ей и 4-ой точках. Анализ статистической достоверности различия натяжения ваеров при различном положении крепления лапок произведен по методике (Аксютина, 1968), где расчетное значение критерия Стьюдента определяется по формуле (2.7). Результат анализа представлен в табл. 3.12.

Данные табл. 3.12 указывают на то, что изменение места крепления лапок на траловой доске статистически достоверно изменяет сопротивление траловой системы. Достоверные различия (с доверительной вероятностью более 0,8) получены в 80 % комбинаций, что может указывать на существенную зависимость натяжения ваеров от угла атаки траловой доски.

Зависимость натяжения ваеров трала 25,4 /24,0 от строительного угла атаки траловых досок (полигон 25 м, длина ваеров 150 м, скорость траления 2,5 узл) Линия тренда на графике рис. 3.9 однозначно указывает на нелинейный характер повышения сопротивления траловой системы по мере увеличения угла атаки траловой доски.

Геометрические параметры тралов 23,2/24,1 и 23,2/26,0, различающихся размерами боковой пласти и загрузкой по нижней подборе

В процессе работы с тралами 23,2/24,1 (В-1) и 23,2/26,0 (В-2) (см. рис.2.7, рис. 2.8) с помощью датчиков аппаратуры «Scanmar» зарегистрировано более 300 значений вертикального раскрытия, расстояния между крыльями и расстояния между досками при различных скоростях траления. В первую очередь проанализировали распределение (частоту встречаемости) значений геометрических параметров тралов В-1 и В-2 (рис. 3.10 а, б, в). a)

Распределение значений геометрических параметров тралов 23,2/24,1 (В-1) и 23,2/26,0 (В-2) Анализ гистограмм на рис. 3.10, показывает, что наиболее встречаемые значения вертикального раскрытия у трала В-1 лежат в диапазоне 1,5-1,9 м, а у трала В-2 - в диапазоне 2,0-2,4 м. Наиболее встречаемые значения горизонтального раскрытия для этих двух тралов относятся к одному и тому же диапазону - 10,0-11,9 м, а расстояния между досками, соответственно к диапазонам 40,0-44,9 м и 30,0-34,9 м. Полный статистический анализ результатов наблюдений приведен в табл. 3.13, где расчетное значение критерия Стьюдента вычисляли по методике З.М. Аксютиной (1968), а доверительную вероятность различия определяли из таблицы (Лакин, 1968). количество ячей по периметру сечения в верхней, нижней и боковых пластях без учета ячей, забираемых в шов; аяч(в,т,) , аяч(н.т.) , аяч(бок.т.) - шаг ячей в верхней, нижней и боковых пластях, м; и2(вт.) , Щнпл.) , Ч2(бок.ш.) - коэффициенты посадки верхней, нижней и боковых пластей по периметру сечения.

Используя данные чертежей тралов (рис.2.7, рис. 2.8), по формуле (3.3) определили, что периметр устья трала В-1 в посадке равен 12,4 м, а трала В-2 -13,4 м, т. е. различие составляет всего 1 м. Если принять допущение о форме вертикального сечения устья трала в виде эллипса, то такая небольшая разница в периметре должна привести к тому, что при большем вертикальном раскрытии трала с увеличенной боковой пластью, горизонтальное раскрытие этого трала будет соизмеримо или меньше, чем у трала с меньшей высотой боковой пласти. Вместе с тем, за счет добавления сетного полотна и загрузки по нижней подборе у трала В-2, увеличивается его агрегатное сопротивление, что приводит к схождению досок и, соответственно, к уменьшению расстояния между ними.

Для выяснения изменений, происходящих в траловой системе при изменении одного из геометрических параметров, проанализировали зависимость горизонтального раскрытия по крыльям и доскам от вертикального раскрытия трала (рис. 3.11, рис. 3.12).

Горизонтальное раскрытие и расстояние между досками в зависимости от вертикального раскрытия (трал 23,2/26,0)

Совокупность точек и линии тренда на рисунках 3.11 и 3.12 указывают на явную обратно пропорциональную зависимость вертикального раскрытия тралов от горизонтального раскрытия по крыльям и расстояния между досками. Однако эта зависимость по критерию R у трала В-2 выражена слабее, что может быть следствием более нестабильной работы этого трала.

Графики на рис. 3.13 указывают также на различие в изменении геометрии тралов В-1 и В-2. У первого из них вертикальное раскрытие подвержено более резкому уменьшению с увеличением скорости траления. Горизонтальное раскрытие по крыльям и расстояние между досками для первого трала, наоборот, более интенсивно увеличивается с увеличением скорости траления. Объяснением этому может также служить различие в размерах боковой пласти. За счет добавления сетного полотна у трала В-2 увеличивается его гидродинамическое сопротивление, которое растет пропорционально квадрату скорости и приводит к более интенсивному схождению досок при увеличении скорости траления. Соответственно, более интенсивно уменьшается расстояния между крыльями трала. Однако необходимо отметить, что при скорости траления ниже 2,0 -2,3 узла эти два трала имеют схожий характер изменения геометрических параметров.

Проектные параметры донных тралов и алгоритм расчета

Отметим, что приведенные на рис. 4.6 записи сделаны при различной длине кабелей. В этой связи представляет интерес анализ погрешностей вычисления расстояния между крыльями трала 25,3/24,0 при различной длине кабелей. Значения погрешностей, рассчитанные для средних значений вертикального раскрытия трала при различной длине кабелей, представлены на рис. 4.7.

Анализируя график на рис. 4.7, можно сказать, что погрешность при отсутствии кабелей наибольшая (9 %), затем практически постоянная (около 7 %) и снижается при длине кабелей 100 м до 4 %. Отсюда можно сделать вывод о наименьшем искажении формы траловой оболочки при увеличении длины кабелей.

Таким образом, проведенный анализ показал работоспособность методики расчета горизонтальных раскрытий донного трала по его проектным характеристикам. Погрешность вычислений при стабильном режиме работы траловой системы не превышает 15%, что является вполне приемлемым для решения практических задач, в частности, связанных с ретроспективным анализом донных траловых съемок.

Расчет горизонтального раскрытия некоторых донных тралов, использовавшихся в учетных съемках ТИНРО

Все нужные для расчетов технические параметры почти 50 видов донных тралов получены из чертежей, любезно предоставленных нам специалистами фабрики орудий лова ООО «Приморснастьсервис» и сведены в табл.4.3.

Архивная информация о записанных в траловые карточки значениях вертикального и горизонтального раскрытия донных тралов, использовавшихся в учетных съемках ТИНРО, взята из базы данных «Морская биология» (№ регистрации в Государственном регистре баз данных 0220006765, Регистрационное свидетельство № 6394 от 01.08.2000 г.).

На основе вышеизложенной методики по известным (зафиксированным в траловых карточках) значениям вертикального раскрытия проведен расчет геометрических параметров тралов, использовавшихся в донных траловых съемках ТИНРО с 1977 по 2010 г.г. Для удобства использования методики для каждого трала найдены зависимости расстояния между концами крыльев от вертикального раскрытия устья трала в виде аппроксимации полиномами второй степени: у = ах + Ьх+ с с достоверностью R2 не ниже 0,999.

Видно также, что найденные аппроксимации весьма точны, погрешность для большинства значений составляет менее 0,3 %, что дает возможность применения их в дальнейших расчетах.

Анализ расчетных данных и сравнение их с информацией в карточках составили отдельную трудоемкую и творческую работу, направленную на выяснение таких вопросов как: - что на самом деле представляет собой трал, зафиксированный в карточке (например, под номиналом 27,1 или 35,0); - из каких соображений проставлялись в карточках те или иные значения вертикального и горизонтального раскрытия трала; - по какому горизонтальному раскрытию (устья трала или между крылья ми) считали обловленную зону, плотность скоплений и в конечном итоге - за пас. Для сравнительного анализа взяли данные тех же двух тралов 35/41,3 и 69,0/48. Вертикальные и горизонтальные раскрытия этих тралов, взятые из карточек (экспериментальные данные), и горизонтальные раскрытия в сечениях по крыльям, по верхней и нижней подборам, рассчитанные по формулам (4.1) -(4.12), приведены в табл. 4.6, где жирным шрифтом отмечены расчетные значения горизонтального раскрытия, приблизительно совпадающие с таковыми, выбранными из траловых карточек. Таблица 4.6 Экспериментальные и расчетные значения геометрических параметров донных тралов 35/41,3 и 69,0/ Судно Год Экпер иментал ьные. данные Расчетные данные

СТМ ТИНРО 1998 6 41 50 29 17 41 51 30 18 Если отбросить предположение (весьма, кстати, правдоподобное) о массовых ошибках при оценке и записи наблюдателями горизонтального раскрытия тралов, то анализ условно совпадающих значений в табл. 4.6 указывает на неоднозначность регистрации данных траловых станций. В одних случаях, по-видимому, зафиксировано горизонтальное раскрытие по крыльям, в других - по верхней или нижней подборам.

Как отмечалось выше, основным геометрическим параметром донной траловой системы, определяющим ориентацию в пространстве ваеров и кабелей, которые в той или иной мере способствуют концентрации рыб в облавливаемой зоне, является расстояние между досками (Рыкунов, 1973; Коротков, 1973, 1978, 1998; Заферман, 2004; Лапшин, 2009; Розенштейн, 2010; Кручинин, Мизюркин, Сафронов, 2011). Весьма простой способ определения этого параметра возможен при известном расстоянии между крыльями трала, углу атаки и длине кабелей из выражения (1.1). В настоящее время метод определения угла атаки кабелей при неизвестном расстоянии между досками базируется на предположении о том, что линия кабелей является продолжением линии топенантов трала (Фридман, 1981; Розенштейн, 2000; Габрюк, 2012). Однако некоторые экспериментальные данные (Мизюркин и др., 2010) показывают, что формирование угла атаки кабелей подчиняется другим закономерностям. Целью настоящего раздела является разработка и выявление наиболее адекватных методов расчета угла атаки кабелей и расстояния между траловыми досками.

Ранее было показано (Carrothers, 1980; Gomez, Jimenez, 1994; Мизюркин и др., 2010), что представление линии кабелей в виде ветвей цепной линии или параболы, форму которой принимает верхняя подбора донного трала в процессе буксировки, дает при расчете расстояния между досками существенные погрешности. Поэтому в настоящем разделе рассмотрен оригинальный метод, где линия кабелей представлена в виде касательных к цепной линии или параболе в точке крепления кабеля к подборе. При этом цепная линия или парабола имеют различную конфигурацию, которая определяется отношением хорды к длине этих кривых (L/S), что на практике соответствует отношению расстояния между крыльями трала к длине верхней подборы (Вкр / SBIL). Для сравнения рассмотрен также стандартный метод, базирующийся на предположении о том, что линия кабелей является продолжением линии топенантов трала. По каждому их этих методов рассчитывали угол атаки кабелей и расстояние между досками. Сравнение расчетных значений расстояния между досками с экспериментальными данными позволяет выявить наиболее адекватные методы расчета.

Для разработки метода использованы данные по горизонтальному раскрытию тралов (расстоянию между концами крыльев) и расстоянию между досками, полученные нами при исследовании геометрии траловой системы. Проанализировано изменение расстояния между досками при заданной форме и конфигурации верхней подборы четырех донных тралов 25,3/24,0 (90 наблюдений), 23,2/24,1 (140 наблюдений), 23,2/26,0 (80 наблюдений) и 27,1/24,4 м (560 наблюдений). Экспериментальные данные для первого трала получены при различной длине кабелей, для второго и третьего - при различной скорости траления, а для последнего - при различной скорости траления и длине ваеров (см. главу 3).

Расчетная схема представлена на рис. 4.8, где обозначено: DM - диаметр сетной оболочки трала в месте присоединения мешка, м; Sen, - длина верхней подборы, м; Вкр - расстояние между концами крыльев трала (горизонтальное раскрытие), м; Lf„on - длина топенанта, м; Ькаб - длина кабельной линии, включающая длину голого конца и лапок, м; В - угол атаки кабеля, рад; Вд -расстояние между досками, м. Обозначения (э),{цл),{п) и (т) относятся, соответственно, к экспериментальным (измеренным) данным и величинам, рассчитанным по уравнениям касательной к цепной линии или параболы и по углу атаки топенанта.

Похожие диссертации на Разработка и экспериментальное обоснование метода оценки горизонтального раскрытия донных тралов