автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.17, диссертация на тему:Обоснование и применение методики исследования гидромеханики тралов и их промыслового вооружения

ВВЕДЕНИЕ

1. АНАЛИЗ МЕТОДИК ИССЛЕДОВАНИЯ ГИДРОМЕХАНИКИ ОРУДИЙ ЛОВА И ИХ ЭЛЕМЕНТОВ

1.1. Краткий обзор методик по исследованию гидромеханики плоских рыболовных сетей

1.2. Обзор исследований гидродинамики пространственных рыболовных сетей и тралов

1.3. Анализ технических конструкций для изучения гидромеханики орудий лова и их элементов

2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЙ ГИДРОДИНАМИКИ ТРАЛОВ

2.1. Конструкция плота-катамарана и его технические данные

2.2. Измерительная аппаратура для исследования гидродинамики моделей тралов

2.3. Трехкомпанентные тензометрические весы для исследования гидромеханики тралов и промыслового вооружения

2.3.1. Устройство трехкомпанентных тензометрических весов

2.3.2. Принцип работы трехкомпанентных тензометрических весов

2.3.3. Силоизмерительная аппаратура

3. МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ ГИДРОДИНАМИКИ ТРАЛОВ И ЭЛЕМЕНТОВ ПРОМЫСЛОВОГО ВООРУЖЕНИЯ С ПЛОТА-КАТАМАРАНА

3.1. Тарировка плота-катамарана и измерительной аппаратуры перед проведением экспериментов

3.2. Методика моделирования трала с илота-катамарана

3.3. Порядок исследования гидродинамики моделей тралов с плота-катамарана

3.4. Исследования гидромеханики промыслового вооружения и плоских сетных образцов на плоту-катамаране с использованием трехкомпонентных тензометрических весов

3.4.1. Тарировка весов и подготовка их к работе

3.4.2. Методика определения гидродинамических характеристик рупорных устройств трала с использованием трехкомпонентных тензометрических весов

4. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ ГИДРОМЕХАНИКИ МОДЕЛЕЙ ТРАЛОВ И

ПРОМЫСЛОВОГО ВООРУЖЕНИЯ С ПЛОТА-КАТАМАРАН

4.1. Описание исследуемых моделей тралов

4.2. Данные исследований гидродинамических моделей тралов и их анализ

В настоящее время на Дальнем Востоке России практически отсутствует экспериментальная база для изучения гидродинамических характеристик орудий рыболовства, из-за чего многим исследователям приходится затрачивать значительные средства для проведения свои исследования в городах Европейской части России, где имеются гидроканалы, гидролотки и аэродинамические трубы.

Таким образом актуальность темы диссертации обусловлена необходимостью создания экспериментальной установки - плавучей лаборатории, требующих меньших затрат на эксплуатацию и позволяющей получать более качественные гидродинамические характеристики орудий рыболова по сравнению с традиционными установками.

Цель работы - создание плавучей лаборатории, разработка и апробация методики исследования гидродинамики моделей тралов и промыслового вооружения в морских условиях.

Задачи исследования:

- анализ современных методик исследования гидродинамики орудий рыболовства;

- выбор оптимальной конструкции плавучей лаборатории для исследования гидродинамики орудий рыболовства и их элементов в морских условиях;

- разработка методики исследования гидродинамики тралов и промыслового вооружения с плавучей лаборатории;

- разработка аппаратуры и приборного обеспечения для исследований гидродинамики моделей тралов и их оснастки с плавучей лаборатории в морских условиях;

- апробация методики исследования гидромеханики тралов и их вооружения с плавучей лаборатории;

- измерения полей скоростей и давлений внутри моделей тралов.

Общая методика исследования. В работе теоретические методы использованы для обоснования методик и разработки приборного оснащения плавучей лаборатории, экспериментальные методы исследования использованы для подтверждения разработанных методик.

Научная новизна работы определяется тем, что была разработана методика исследования гидродинамики тралов и промыслового вооружения с созданной плавучей лаборатории и согласно этой методики выполнено экспериментальное исследование гидродинамики различных конструкций моделей тралов с получением эпюр скоростей и давлений в различных сечениях по длине трала и выявления основных гидродинамических закономерностей, связанных с конструктивными особенностями сетной оболочки (циклов кройки, углов атаки сетной оболочки, коэффициентов раскрытия ячеи и т.д.), а так же величины улова.

Практическая ценность работы заключается в создания плавучей лаборатории и разработке методики исследования гидродинамики траловых систем в море, что позволяет с меньшими затратами получать и исследовать характеристики при разработке новых тралов и элементов их оснастки. Результаты работы могут использоваться для создания новых траловых систем, а так же при изучении поведения рыбы внутри трала.

Апробация работы. Основные результаты работы были изложены в докладах на Всесоюзном научно - техническом семинаре по гидродинамике и проектированию орудий лова (г. Калининград, 1985 г.), на научно -технической конференции молодых ученых "Оценка и освоение биологических ресурсов океана" (г. Владивосток, 1988 г.), на международной научной конференции "Рыбохозяйственные исследования мирового океана" (Владивосток, 2002).

Внедрение результатов. Результаты диссертационной работы используются в учебном процессе, а также на траловом промысле минтая и сельди.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 7 научных работ.

Объем и структура работы. Работа выполнена на 127 страницах, состоит из введения, 4 глав, библиографического списка из 95 наименований, 5 приложений, 36 рисунков и 10 таблиц.

В первой главе дан анализ методик исследований и результатов экспериментов гидродинамики орудий лова, в частности траловых систем. Автором анализируются основные достоинства и недостатки методик, предлагаемых для этих исследований, а также результаты экспериментов полученные на их основе. Обосновывается целесообразность и актуальность разработанной автором методики.

Вторая глава посвящена выбору и разработке экспериментальной установки — плота - катамаран с навесным оборудованием для обеспечения исследований гидродинамики траловой системы и промыслового вооружения. Также в ней приведено обоснование выбора оптимальной измерительной аппаратуры, способной работать в морских условиях. Разработана схема ее тарировки и использования при исследованиях.

В третьей главе описаны методики исследований гидродинамики траловых систем и промыслового вооружения с плота-катамарана, основные ее разделы освещенные описанию определения полей скоростей и давления в зоне действия трала, определению гидродинамических усилий распорных щитков с помощью трехкомпонентных тензометрических весов.

В четвертой главе приводятся результаты и анализ исследований гидродинамики траловых систем и промыслового вооружения с плота-катамарана в морских условиях. Определены зоны гидродинамического изменения потока в зоне действия трала в пограничном слое и внутри трала по всей его длине и установлены в зависимости полей скоростей от конструкции сетной части и наполнения тралового мешка. Определены гидродинамические характеристики распорных щитков конструкции ТИНРО и возможность их использования на промысле.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Материалы диссертации представляют собой законченные решения по применению плавучей лаборатории при исследовании различных параметров рыболовных систем и использование предложенных автором методик исследования гидромеханики тралов и тралового вооружения с плота-катамарана. Полученные результаты могут быть использованы для решения задач рыболовства, связанных с траловым ловом:

1. Разработана плавучая лаборатория позволяющая исследовать гидромеханику траловых систем в морских условий, превосходящая имеющиеся установки по простоте конструкции, способности подводить измерительную аппаратуру в любую точку исследуемой модели и получать реальную картину скоростей и давлений потока внутри трала.

2. Разработана и изготовлена измерительная аппаратура для замеров полей скоростей и давлений в зоне работы моделей трала, позволяющая определять гидродинамические характеристики потока как внутри модели трала, так и у кромки сетного полотна.

3. Разработаны трехкомпонентные тензометрические весы, позволяющие в условиях моря исследовать гидродинамику вооружений тралов.

4. Разработана методика исследования гидродинамики траловых систем и промыслового вооружения в условиях моря.

5. Разработана оптимальная методика моделирования тралов, позволяющая более точно определять их гидродинамические характеристики в морских условиях.

6. Получены данные по гидромеханике трала: эпюры скоростей в различных сечениях моделей тралов; анализ, которых установил, что вода в некоторых сечениях моделей тралов движется в обратную сторону движению модели, что указывает на наличие эффекта сопла в трале; выявлено влияние отношения диаметра нитки к шагу ячеи на формирование потока внутри моделей тралов; установлено отсутствие влияния сетной оболочки на распределение скоростей и давлений внутри трала при d/a< 0,02; максимальное влияние структуры оболочки трала на его гидродинамику наблюдались в диапазоне dja = 0,02-^0,08; установлено, что поток во всех моделях тралов имеет качественную одинаковую картину; определено влияние степени наполнения мешка трала на характер течения воды в трале.

7. В морских условиях выполнены испытания гидродинамических щитков и получены зависимости коэффициентов их гидродинамических сил от угла атаки.

1. Алиев Р.З. О моделировании движения траловой сети. - Труды ЛПИ, 15198, М. - Л. Машгиз, 1958, с. 30 - 32.

2. Баранов Ф.И. Избранные труды, т. 3. Теория рыболовства. М.: Пищевая промышленность, 1971. - 334 с.

3. Баранов Ф.И. Моделирование рыболовных орудий. Рыбное хозяйство, 1940, №5, с. 20-24.

4. Баранов Ф.И. Техника промышленного рыболовства. М.: Пищепромиз-дат, 1960. - 696 с.

5. Белов В.А., Коротков В.К., Шимянский С.Л., Саврасов В.К. Буксируемые орудия лова. М.: ВО Агропромиздат, 1987. - 200 с.

6. Белов В.А. Методика моделирования тралов. Калининград.: НПО промрыболовства, 1981. - 16 с.

7. Ю.Белов В.А., Евдокимов В.А., Чемерис А.Н. Методика расчета конструкции канатного трала. В сб.: Тезисы докладов Всесоюзного Научно -технического семинара по гидродинамике и проектированию орудий лова. Калининград: НПО промрыболовства, 1967, с. 48 50.

8. Белов В.А. Течение воды в трале. В сб.: Тезисы докладов Всесоюзного Научно - технического семинара по гидродинамике и проектированию орудий лова. Калининград: НПО промрыболовства, 1987, с. 110 -116.

9. Белов В.А., Мейлер Л.К., Кошиц И.Н. Гидродинамические характеристики канатов, шнуров и фалов. Рыбное хозяйство, 1983, № 9. - 10 с.

10. Белов В.А., Мейлер Л.К., Перевощиков В.Г. Форма, параметры колебаний и сопротивление нити в потоке. Рыбное хозяйство, 1978. № 7, с. 5-10.

11. Белов Ю.В., Сучков А.И. и др. Унифицированная цельновязанная приставка к батипелагическим тралам. Рыбное хозяйство, 1980, № 11, с. 61 -65.

12. Белов Ю.В. , Григорьев B.C., Сучков А.И. Универсальный оптимизированный трал со стальной устьевой частью. Рыбное хозяйство, 1980, № 12, с. 49-51.

13. Биденко Г.Е. Испытание моделей досок в групповом канале. ТР. Атлант НИРО, 1971, вып. 50, с. 55 - 69.

14. Веденеев B.J1. Экспериментальная установка для испытания траловых досок. Тр. КТИРПиХ, 1973, вып. 53, с. 97 - 98.

15. Вишневский Е.Е. О скоростях попутного потока, создаваемого движущейся рыболовной сетью. Рыбное хозяйство, 1969, № 9, с. 49 - 52.

16. Вишневский Е.Е. О пограничном слое рыболовной сети, движущейся параллельно своей плоскости. Рыбное хозяйство, 1969, № 8, с. 40 - 42.

17. Вишневский Е.Е. расчет скорости течения в пограничном слое и попутном потоке плоской рыболовной сети. Рыбное хозяйство, 1970, № 12, с. 35-37.

18. Вольмир А.С. Оболочки в потоке жидкости и газа (задачи аэроупругости). М.: Наука, 1976, 416 с.

19. Габрюк В.И. Чернецов В.В., Шевченко А.И. Исследование гидромеханики моделей тралов с плота катамарана. - В сб.: Обоснование орудий лова промрыболовства. - Владивосток: ТИНРО, 1985, с. 48 - 52.

20. Габрюк В.И. Методы биометрического обоснования и расчета параметров траловой системы. Владивосток: изд. Дальрыбвтуза, 1982. - 149 с.

21. Габрюк В.И., Чернецов В.В. Плот катамаран для исследования гидродинамики трала и его вооружения. - Рыбное хозяйство, 1985, № 5, с. 64 -65.

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

23. Габрюк В.И. Компьютерные технологии в промышленном рыболовстве. М.: Колос, 1995. -544 с.

24. Габрюк В.И., Кулагин В.Д. Механика орудий лова и АРМ промысловика. М.: Колос, 2000. - 416 с.

25. Горлин С.М., Слевингер И.И. Аэромеханические измерения. М.: Наука, 1964. - 720 с.

26. Данилов Ю.А., Фридман A.JI. Гидродинамическое сопротивление сетей, нитей и тросов. М.: ВНИРО, 1968. - 64 с.

27. Данилов Ю.А. Зависимость сопротивления рыболовных ниток от их крутки. Рыбное хозяйство, 1967, № 5, с. 43- 44.

28. Данилов Ю.А., Бадьянов В.И. Измерительный комплекс для исследования гидромеханики рыболовной сети. Тр. КТИРПиХ, Калининград:

29. Теория, проектирование и эксплуатация рыболовных систем, 1980, Вып. 89, с. 62 66.

30. Дверник А.В., Гамма В.Г. Влияние размеров сетей на их гидродинамические характеристики. Рыбное хозяйство, 1969, № 6, с. 36-38.

31. Егоров И.Т., Соколов В.Т. Гидродинамика быстроходных судов -Л.: Судостроение, 1965. 384 с.

32. Жуковский Н.Е. Теоретические основы воздухоплавания. Собр. соч., М. - Л.: Гостехиздат, 1950, т. 6 - 623 с.

33. Зембо 3. Гидродинамика течения воды в траловых орудиях лова. Л.: Гипрорыбфлот, доклад 2.8 УНТК по развитию флота рыбной промышленности и промрыболовства социалистических стран, 1978, - 25 с.

34. Зын Бан - Бэ. Исследования сопротивления конусных сетей движению в воде. - Автореферат кандидатской диссертации. - Астрахань, 1966, - 26 с.

35. Катен Ярцев А.С., Мизюркин М.А., Костюков В.М., Троельников В.И. Исследования акустических и гидродинамических полей в траловых зонах. - В кн.: Физические раздражители в технике рыболовства. Владивосток, 1982, с. 3 - 8.

36. Кондратьев В.П. Моделирование орудий промышленного рыболовства методом механической аналогии. М.: Пищевая пром - ть, 1980. - 248 с.

37. Короткое В.К. Некоторые результаты подводных наблюдений из батиплана. В кн.: Орудия оекеанического рыболовства. Вып. 32, Калининград, 1971, с. 23 -33.

38. Костюков В.М., Шевченко А.И. Исследование гидродинамического поля сетных оболочек тралов. Рыбное хозяйство, 1983, № 9, с. 66 - 67.

39. Костюков В.М. Исследование гидродинамических моделей сетных частей трала. В сб.: Обоснование орудий промрыболовства. - Владивосток: ТИНРО, 1985, с. 69 - 75.

40. Костюков В.М. Подводные наблюдения за поведением рыб в гидродинамических полях тралов. В сб: Обоснование орудий промрыболовства. Владивосток: ТИНРО, 1985, с 76 - 82.

41. Кудрин Ю.И. Методы и оборудование для экспериментальных исследований. В сб.: Тезисы докладов Всесоюзного научно - технического семинара по гидромеханике и проектированию орудий лова. Калининград: НПО промрыболовства, 1987, с. 59 - 61.

42. Мартышевский В.Н. Влияние вихревых шлейфов траловых досок на уловистость трала. Рыбное хозяйство, 1966, № 1. С. 51 - 54.

43. Мельников В.Н. Основы управления объектом лова. М.: Пищевая пром - ть, 1975, 358 с.

44. Мизюркин М.А. Влияние гидродинамического поля на поведение рыб в трале. М.: ЦНИИТЭИРХ. Вып. 7. 1982, с. 6 - 11.

45. Мизюркин М.А., Габрюк В.И., Кузнецов Ю.А. вертикальное раскрытие тралов при лове мелких рыб. Рыбное хозяйство, 1983, № 3, с. 63 - 64.

46. Мизюркин М.А., Чернецов В.В. Исследование гидродинамического поля в модели промысловых тралов. В сб.: Обоснование орудий промры-боловства. Владивосток: ТИНРО, 1985, с. 60 - 68.

47. Мизюркин М.А., Шевченко А.И., Абразумов В.А. Обоснование скорости траления на промысле мелких мезопелагических рыб. В кн.: Океанические раздражители в технике рыболовства. Владивосток, 1982, с. 75 -81.

48. Мизюркин М.А., Костюков В.М. О гидродинамике трала. Рыбное хозяйство, 1982, № 6, с. 66- 67.

49. Никоноров И.В. Взаимодействие орудий лова со скоплением рыб. М., Пищевая промышленность, 1973, 235 с.

50. Норинов Е.Г., Мизюркин М.А. и др. Отчет о работе в 16-ом рейсе НПС "Геракл" с 9 марта по 20 июля 1980 г. в нейтральной части Тихого океана по темам № 6, 21, 40, 43 тематического плана ТИНРО. Владивосток, 1980,212 с.

51. Оболенская Е.Ю. Предварительные результаты исследования сопротивления сетного полотна. Тр. КТИРПиХ, 1962, вып. 14.

52. Павлов K.JI. Гидродинамическое сопротивление рыболовных сетей из синтетических материалов. Рыбное хозяйство, 1965, № 1, с. 35 - 38.

53. Павлов K.JL, Смыслов И.Г. Сопротивление сетного полотна в зависимости от вида материала. Рыбное хозяйство, 1960, № 8, с. 36 - 39.

54. Павлов K.JI. Экспериментальное определение характеристик сетного полотна. Тр. ВНИРО, 1962, т. 47.

55. Покровский А.Н. Опыты по определению распорной силы плоской сети при движении ее в воде. Тр. ВНИРО, 1959, т. 41.

56. Попов В.А. О подъемной силе сети, помещенной в поток. Тр. ВНИРО, т.30, 1955.

57. Попов С.Г. Измерение воздушных потоков. М: Гостехиздат, 1947, 401 с.

58. Ревин А.С. Исследование влияния структуры и формы траловой сети на ее сопротивление в потоке воды. Тр. ВНИРО, 1969, т. 41.

59. Сенин Н.Т. К вопросу о сопротивлении сетей. ТР.Косрыбвтуза, 1938, Вып. 1.

60. Смыслов И.Г., Павлов K.JT. Результаты исследований моделей тралов в аэродинамической трубе. Сборник научно - технической информации, 1966, Вып. 9, с. 30-95.

61. Татарников В.А., Мизюркин М.А, Гольдин А.А. Результаты испытаний гидродинамического подъемного устройства с гибким профилем. В сб.: Обоснование орудий промрыболовства, 1985, с. 53 - 59.

62. Фридман A.JI. Моделирование тралов в аэродинамической трубе. Тр. МЗМУ. - 1958. Вып. 2. - 106 с.

63. Фридман A.JI. Моделирование характеристик веса материалов для орудий лова. Рыбное хозяйство, 1973, № 1, с. 53 - 55.

64. Фридман А.Л., Данилов Ю.А. Об особенностях сопротивления рыболовной сети. Рыбное хозяйство, 1967, № 6, с. 43 - 47.

65. Фридман A.JI. Об учете масштабного эффекта и возможных упрощениях методики моделирования и проектирования тралов. Тр. КТИРПиХ: промышленное рыболовство, 1969, Вып. 21, с. 115 - 126.

66. Фридман A.JI., Розенштейн М.М. О сравнительной точности модельных и натурных испытаний. Тр. КТИРПиХ: промышленное рыболовство, Вып. 21, с. 109- 115.

67. Фридман A.JI. Определение условий подобия рыболовных орудий и основные направления дальнейших исследований для обоснования методики моделирования. Тр. КТИРПиХ, 1964, Вып. 17, с. 129 - 146.

68. Фридман A.JI. Проектирование орудий промышленного рыболовства методами теории подобия. Тр. КТИРПиХ, 1964, Вып. 17, с. 147 - 159.

69. Фридман A.JI., Розенштейн М.М., Лукашов В.Н. Проектирование и испытание тралов. М.: Пищевая промышленность, 1973, 264 с.

70. Фридман А.Л. Теория проектирования орудий промышленного рыболовства. М.: Легкая и пищевая промышленность, 1981, 379 с.

71. Фридман А.Л. Условия подобия рыболовных орудий. Тр.КТИРПиХ, 1964, Вып. 18.- 110 с.

72. Честной В.Н. Об оптимальных скоростях траления. Рыбное хозяйство, 1961, №7, с. 43 -49.

73. Шевченко А.И. К вопросу о фильтрации в тралах. Сб. НТИ ВНИРО, Вып. 13, 1968, с. 59-60.

74. Шевченко А.И. Обоснование оптимальных размеров ячей сетного мешка трала. Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук, Владивосток, 1970, 29 с.

75. Шевченко А.И. О поведении рыб в трале. В кн. Промышленное рыболовство и механизация. - Владивосток. 1972, Вып. 3, с. 3 - 7.

76. Шевченко А.И., Мизюркин М.А. и др. Возможности тралового промысла мавроликуса, кальмара и результаты подводных исследований с БНК "Тетис" (промежуточный отчет). Владивосток. ТИНРО, 1979, № 16743, 100 с.

77. Шорыгин А.А. Опыты с моделями тралов. Тр. ГОИНа, 1933, т. 3. Вып. 2, с. 63 - 68.

78. Berillon М. Experiens de romorgnage de filsets. Feone de travaux de office des peshes marines. T 6, F 2, 1933.

79. Miyamoto H. Hydrodinamic resistance of a plane net. Internetional Shipbuilding Progress,1 11, 1955.

80. Miyamoto H., Nomura M., Shimosaki Y. Resistance of fly plane nets against flow of water. I. Effect of knop type on the resistance of net. Bulletine of the Japanese Society Scientific Fisheries, Vol. 7, 1952.

81. Kawakama T. The Theory of Designing and Testing Fishins Nets in Models. Modern Fishing Gear of the World. London, 1964.

82. Stengel H. Abhangigkeit der Kurreleinensgkra t von der Schlerrtiefe -Seewirtschaft, 1970, 1 1, p. 57 58.

83. Stengel H., Fisher H. Ergebnisse von stromungstechnischen Untersuckungen Fischerei Forschung, Meft 1, 1964.

84. Tauti M. Arelation between experiments on model and a full scale of fishing net. B.S.F., 1934, 3(4), p. 81 - 87.

85. Tauti M., Miure Т., Sugi K. Resistance of plane net in water. Journal of the Imperial Fisheries Institute. Vol. XXI, № 2, 1925.

86. Tarada Т., Sckine F., Nozaki T. Study on the resistance of Fishing Net against the flew of water. Journal of the ImperialFisheries Institute, 10, 1915.

87. Tranter D J. A formula for the filtration coefficient of a plankton net. Aust. J. Mar. Freshwat, Fes., 1967, 18, p. 112 - 121.

88. Tranter D.J., Heron A.C. Filtration characteristics of Clarke Bumpus samplers. - Aust. J. Mar. Freashwat, 1965, 16, p. 281 - 291.аШогпуб»««оГОтвогоpa^a62,'4/20**

89. V 1,0 0,8 1,19 5 400 22 1,066 500 23 1,097 600 23 1,098 700 24 1,119 800 24 1,1110 900 25 1,151. И 1000 26 1,191 0 25 1,152 100 24 1,113 200 23 1,094 300 20 0,98 Конец 3

90. VI 0,6 0,6 1,9 5 400 21 1,03 части6 500 23 1,09 мотни7 600 24 1,11 а 30мм8 700 24 1,119 800 25 1,1510 900 25 1,1511 1000 26 1,191 0 20 0,982 100 19 0,963 200 18 0,93 Перед4 300 20 0,98 мешком

91. VII 0,6 0,4 1,19 5 400 21 1,03 конец6 500 22 1,06 5 части7 600 23 1,09 мотни8 700 24 1,11 а =10 мм9 800 24 1,1110 900 24 1,1111 1000 26 1,19