автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.17, диссертация на тему:Моделирование горизонтальных ярусов

Введение.

Глава 1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ И АНАЛИЗ ЯРУСНЫХ

СИСТЕМ.

1Л. Развития крючков и ярусов.

1.2. Анализ ярусных систем и подходов к их моделированию.

1.3. Задачи, решаемые на ярусном промысле гидробионтов.

Глава 2. МЕТОДОЛОГИЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ СЛОЖНЫХ СИСТЕМ

И АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ РАБОЧИХ МЕСТ.

Глава 3. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ЯРУСНОЙ СИСТЕМЫ.

Глава 4. ПРОГРАММНЫЕ СИСТЕМЫ МОДЕЛИРОВАНИЯ

ЯРУСНЫХ ПОРЯДКОВ.

Глава 5. ЭКСПЕРЕМЕНТАЛЬНАЯ ПРОВЕРКА РЕЗУЛЬТАТОВ

КОМПЬЮТЕРНОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ЯРУСОВ.

Применение автоматизированных систем в различных сферах хозяйственной деятельности человека является важнейшим направлением научно-технического прогресса в области интенсификации общественного производства.

Возможности компьютерного моделирования используется при разработке и проектировании сложных технических систем, таких как самолеты, суда, компьютеры и т.д. Большое значение в последнее время имеет применение компьютерного моделирования в проведение экспериментов в таких областях как ядерная физика, аэронавтика, гидромеханика и климатология. Это позволяет уменьшить стоимость разработок, а также получать характеристики моделируемых систем, которые невозможно измерить экспериментально (Бусленко, 1978).

Большая часть биоресурсов мирового океана (92.5 %) сосредоточена в районах прибрежных шельфов, из которых 40 % недоступные для тралового и снюр-реводного промысла, но весьма подходят для добычи гидробионтов ярусными орудиями лова. В последние годы ярусный промысел трески и палтусов составляет уже 60% от общего вылова. Особых достижений в развитии ярусного промысла добились Норвегия, Японии, Исландия, Франция, Канада и США располагая современной экспериментальной базой. Для создание, подобной экспериментальной базы в России потребуются большие материальные и временные затраты, создание же математического, программного и информационного обеспечения моделирования горизонтальных ярусов позволит с меньшими затратами и на более высоком уровне вести исследования в области ярусного промысла.

До последнего времени компьютерные технологии проектирования и оптимизации не получили широкого использования при разработке новых и модернизации старых орудий лова. Это объясняется несколькими причинами:

- основу многих орудий лова составляют гибкие элементы (канаты и сети), поэтому внутренняя и внешняя геометрия орудий лова определяется действующими на них силами. Задачи расчета таких конструкций являются нелинейными, решение которых возможно только численными методами с использованием ЭВМ;

- все орудия лова являются пространственными конструкциями. Но для их расчета применялись математические модели описывающие орудия рыболовства в двухмерном пространстве, что не отражает их реальные свойства;

- к недостаткам обоснования ярусного лова следует отнести отсутствие методов расчета основных элементов ярусного порядка (В.Н. Мельников, 1979).

В работах Баранова (1960), Кокорина (1994) отмечается, что эффективность ярусного лова достигается с помощью применения придонных ярусов и расположением крючков в наиболее уловистом слое. Эту задачу также решали такие российские ученые как Баранов, Фридман, Розенштейн. В 1939 году Баранов предложил метод механической имитации, в первом приближении моделирующий форму яруса. Позже Баранов (1960), Фридман и Розенштейн (1986) для расчета формы яруса применяли формулу цепной линии, которая была получена Якобом Бернул-ли в 1687 году. Но эта формула позволяет моделировать ярус только для частного случая, когда скорость течения равна нулю. Задачи же моделирования ярусов при дрейфе и буксировки, а также при наличии течений до настоящего времени не решались.

Цель работы: создать теоретическую и современную методическую базу для проектирования и эффективной эксплуатации ярусов. Для этого необходимо разработать:

- математические модели всех элементов ярусной системы;

- граничные условия для всех элементов ярусной системы;

- прикладные программы специального назначения для моделирования горизонтальных ярусов.

Задачи исследования. Для реализации поставленных целей необходимо;

- исследовать характеристики гидробионтов для выявления их поведения в зоне действия ярусных порядков;

- выполнить анализ конструкций горизонтальных ярусов и их элементов;

- получить уравнения связи между характеристиками ярусов и их элементами;

- определить граничные условия для всех элементов ярусных порядков;

- разработать специальные прикладные программы для компьютерного моделирования ярусных порядков;

Общая методика исследования. Основной материал диссертации получен в результате анализа информации по биологии гидробионтов их распределения в толще воды, поведения гидробионтов в зоне действия ярусного порядка. В диссертации использованы теоретические и экспериментальные методы исследования. Использовались технологии объектно-ориентированного анализа сложных систем.

Материалы диссертации представляют собой попытку создания единого математического, программного и информационного обеспечения в области рыболовства. Впервые для анализа и проектирования орудий рыболовства применена объектно-ориентированная методология (ООМ), а также получены математические модели всех объектов ярусной системы. На основе математических моделей и ООМ создана библиотека классов, объекты которых могут использоваться как для моделирования ярусов, также и при моделировании и проектировании других орудий лова состоящих из гибких нитей (нитки, веревки, канаты и лесы). Впервые разработана информационная система, включающая математическое, программное обеспечение моделирования ярусных порядков. Разработанное программное обеспечение моделирования горизонтальных ярусов имеет все предпосылки к интегрированию в системы управления промысловых судов и механизмов.

Эксперименты по проверки адекватности разработанного математического и программного обеспечения проводились в аэродинамической трубе ШАМР. Результаты экспериментов и моделирования на компьютере показали, что программа с высокой точностью обеспечивает расчет реальной хребтины.

Результаты работы используются в учебном процессе при курсовом и дипломном проектировании ярусных систем, а также на практических и лекционных занятиях по дисциплинам: "Механика орудий лова", "САПР рыбопромысловой техники".

На разработанные программы "Wire", "Longline" позволяющие выполнять компьютерное моделирование ярусов, как на промысле, так и в проектных организациях, получены СВИДЕТЕЛЬСТВА (№990086, 1999; №990085, 1999),.

Материалы диссертации представлялись на следующих международных, всероссийских и региональных научных и научно-практических конференциях: "Рыбохозяйственные исследования океана" Владивосток, Дальрыбвтуз, 1996 г.; международная научная конференция "Рабохозяйственные исследования Мирового океана" Владивосток: Дальрыбвтуз, 1999 г.; региональная научная конференция "Молодежь и научно-технический прогресс" Владивосток: ДВГТУ, 2000 г.

1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ И АНАЛИЗ ЯРУСНЫХ СИСТЕМ

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Материалы диссертации представляют собой законченные решения по применению компьютерных систем моделирования горизонтальных ярусов. В свою очередь использование разработанного математического, программного и информационного обеспечения является эволюционным подходом к решению практических задач, проведению обучения и научных исследований в рыболовстве. Получены следующие конкретные результаты, которые могут быть использованы при решении задач российского и мирового рыболовства связанных с использованием ярусного лова и других орудий рыболовства:

1. Разработаны математические модели всех элементов ярусного порядка и их граничные условия, позволяющие моделировать различные конструкции ярусных порядков.

2. На основе объектно-ориентированных технологий разработано профаммное обеспечение, реализующее математические модели элементов.ярусного порядка и их фаничные условия, позволяющие моделировать различные конструкции ярусов и решать общую задачу механики яруса как при учете течений, так и при их отсутствии.

3. Получены экспериментальные данные, которые подтверждают адекватность используемой математической модели ярусной системы.

4. По материалам диссертационной работы изданы два учебных пособия и две монографии, используемые в учебном процессе и на производстве.

5. Разработанное профаммное обеспечение может использоваться для моделирования ярусов, как на персональных компьютерах, так и в промысловых механизмах, оснащенных микропроцессорами.

1. Алексеев Н.И. О форме и натяжениях ваера при тралении. Рыбное хозяйство, 1963, №5,с. 39-42.

2. Алиев P.A. и др. Производственные системы с искусственным интеллектом. -М.: Радио и связь, 1990.-264 с.

3. Алиев Р.З. О зависимости гидродинамических коэффициентов плоских образцов сети от числа Рейнольдса. -М.: Рабное хозяйство, №7, 1960.

4. Алиев Р.З. О моделировании движения траловой сети. Труды ЛПИ, №198,1960.

5. Альтшуль Б. А., Фридман A.A. Динамика траловой системы-М.: Агропромиздат, 1990.-240 с.

6. Баранов Ф.И. Избранные труды т. П. М.: Пищевая промышленность, 1971.-504 с.

7. Бахвалов Н.С. Численные методы. М.:Наука, 1973. - 631 с.

8. Белов В.А. Гидродинамика нитей, сетей и сетных орудий лова. Калининград: КГТУ, 2000.-202 с.

9. Бородин А.И., Бугай A.C. Выдающиеся математики. -Киев: Издательство "Радянська школа", 1987.-656 с.

10. Бусленко Н.П. Моделирование сложных систем. -М.: "Наука", 1978.400 С.

11. Буч Г. Объектно-ориентированное проектирование с примерами применения: Пер. с англ.- М.: Конкорд, 1992.-512 с.

12. Буч Г. Объектно-ориентированный анализ и проектирование с примерами применений на С++: Пер. с англ.- М.: "Издательство Бином", 1999.-560 с.

13. Войниканис Мирский В.Н. Техника промышленного рыболовства. Часть II. Орудия и способы промышленного рыболовства. М.: Пищевая промышленность, 1969. - 456 с.

14. Габрюк В.И. Параметры разноглубинных тралов. -М.: Агропромиздат, 1988.-212 с.

15. Габрюк В.И. Компьютерные технологии в промышленном рыболовстве. -М.: Колос, 1995.-540 с.

16. Габрюк В.И., Осипов Е.В. Математическое обеспечение автоматизированного рабочего места промысловика ярусного лова: Науч. сб. Владивосток: Дальрыбвтуз, 1996. С. 73-80.

17. Габрюк В.И., Осипов Е.В. Математическая модель горизонтальных пелагических ярусов при застое: Науч. сб. Владивосток: Дальрыбвтуз, 1997. С. 26-34.

18. Габрюк В.И., Осипов Е.В. Математическое, программное и информационное обеспечения инженера промысловика ярусного лова гидробионтов: Уч. Пос. Владивосток: Дальрыбвтуза (ТУ), 1998.-99с.

19. Габрюк В.И., Осипов Е.В. Программа расчета характеристик горизонтальных пелагических ярусов при застое: Науч. сб. Владивосток: Дальрыбвтуз, 1998. С. 160-167.

20. Габрюк В.И., Осипов Е.В. Моделирование буксировочных канатов в потоке воды. Официальная регистрация программы №990086, М., 1999.

21. Габрюк В.П., Осипов Е.В. Моделирование ярусов при дрейфе и буксировке. Официальная регистрация программы №990085, М.,1999.

22. Габрюк В.И., Осипов Е.В. Обш;ая методика моделирования горизонтальных ярусов//Тр. международной научной конференции "Рыбохозяйственные исследования мирового океана". Владивосток: Дальрыбвтуз, 1999. С. 7-8.

23. Габрюк В.И., Осипов Е.В. Глава 9. АРМ промысловика ярусного лова гидробионтов: монография/Под редакцией Габрюка В.И / Механика орудий рыболовства и АРМ промысловика.- М.: Колос, 2000. 416 с.

24. Габрюк В.И., Осипов Е.В. Математическое, программное и информационное обеспечения ярусного промысла: Уч. пос. Владивосток: Дальрыбвтуз, 2001. 77с.25