автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.17, диссертация на тему:Обоснование основных параметров и режимов эксплуатации траловой системы для промысла черноморского шпрота

На правах рукописи

ТОЛКУНОВ АЛЕКСЕЙ ЕВГЕНЬЕВИЧ

ОБОСНОВАНИЕ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ И РЕЖИМОВ ЭКСПЛУАТАЦИИ ТРАЛОВОЙ СИСТЕМЫ ДЛЯ ПРОМЫСЛА ЧЕРНОМОРСКОГО ШПРОТА

05.18.17 - Промышленное рыболовство

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

- 8 ДЕК 2011

Калининград - 2011

005006478

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Калининградский государственный технический университет» (ФГОУ ВПО «КГТУ»),

Научный руководитель: заслуженный работник рыбного хозяйства России,

кандидат технических наук, доцент Долин Геннадий Макарович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Наумов Владимир Аркадьевич кандидат технических наук, доцент Крукович Нина Павловна

Ведущая организация ФГУП «Атлантический научно-исследовательский

институт рыбного хозяйства и океанографии»

Защита состоится « 20 » декабря 2011 г. в 16.00 ч на заседании диссертационного совета Д 307.007.01 при Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Калининградский государственный технический университет» по адресу. 236022 г. Калининград, Советский проспект, 1, аудитория 255.

Факс: 8 (4012) 91-68-46

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «Калининградский государственный технический университет»

Автореферат разослан « 18 » ноября 2011 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

доктор технических наук, профессор ^¿¡Ь^"* Н.Л. Великанов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы диссертации. Черноморский шпрот занимает одно из ведущих мест в добыче Украины в Азово-Черноморском бассейне. Тем не менее, научным обоснованием его промысла, а также изучением взаимодействием объекта лова с орудием лова никто не занимался. В результате этого, несмотря на существенные успехи в теории и проектировании технологии разноглубинного тралового лова, техника и технология тралового лова черноморского шпрота отстаёт от современных требований и требует научного и инженерного совершенствования.

Такое положение обусловлено отсутствием аналитических данных об объекте лова, то есть характеристик его распределения, а также отсутствием математического описания самого процесса лова шпрота и его взаимодействия с траловой системой. Совершенствование тралового лова черноморского шпрота сдерживает также отсутствие научно - обоснованных представлений по конструкции шпротных тралов, их конструктивно - технических характеристик и их связи с ловящей характеристикой траловой системы.

Актуальность данной работы определяется практической потребностью в рекомендациях по проектированию траловой системы для промысла черноморского шпрота и её эксплуатации, при обеспечении её наибольшей уловистости и ловящей характеристики. Такие рекомендации должны базироваться на результатах исследования, как самого черноморского шпрота, так и процессов эксплуатации траловой системы для его промысла, чему и посвящена данная работа.

Цель настоящих исследований заключается в научном обосновании проектно — конструкторских мер и режимов эксплуатации траловой системы для промысла черноморского шпрота для повышения её уловистости и ловящей характеристики.

Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:

1) провести анализ путей совершенствования разноглубинного тралового

лова;

2) определить и дать оценку промысловым биометрическим характеристикам черноморского шпрота в естественных условиях;

3) исследовать и определить численную оценку характеристик распределения промысловых скоплений черноморского шпрота;

4) провести анализ конструкций тралов, используемых для промысла черноморского шпрота, и идентификацию их конструктивных особенностей и конструктивно - технических характеристик;

5) исследовать закономерности изменения уловистости и ловящей характеристики траловой системы для промысла черноморского шпрота в зависимости от конструктивно - технических характеристик тралов и параметров, характеризующих черноморский шпрот;

6) разработать рекомендации по определению основных эксплуатационных и проектно конструкторских характеристик траловой системы на ранних стадиях проектирования.

Научная новизна работы состоит в установлении ранее неизвестных количественных оценок биометрических характеристик черноморского шпрота и параметров его распределения в пространстве и разработке на основании этих данных математической модели уловистости и ловящей характеристики шпротного трала, позволяющей обосновать его основные эксплуатационные и проектно-конструкгорские характеристики на ранней стадии проектирования.

Положения, выносимые на защиту:

- новые данные по характеристикам распределения промысловых скоплений черноморского шпрота и его биометрическим параметрам;

— структуризация и идентификация конструкции и характеристик трало з, используемых на промысле черноморского шпрота, выполненная в функции располагаемой мощности траулера;

- многофакторная модель уловистости и ловящей характеристики ппротного трала в зависимости от его конструктивно - технических характеристик и параметров режима траления;

- рекомендации по обоснованию основных эксплуатационных и проект-к о-конструкторских характеристик шпротного трала на ранних стадиях проектирования.

Теоретическая и практическая значимость работы заключается в появлении возможности расчётным путём подобрать необходимые эксплуатационные и конструктивные параметры траловой системы на ранней стадии её проектирования, обеспечивающие её наибольшую уловистость и ловящую характеристику. Получена возможность определить производительность траловой системы до получения окончательного чертежа трала. Применение разработанных математических моделей позволит широко использовать компьютерные технологии для проектирования, конструирования и эксплуатации шпротных тралов.

Личный вклад автора. Материалы для определения биометрических характеристик и характеристик распределения промысловых скоплений черноморского шпрота получены автором самостоятельно в результате сбора и обработки эхограмм тралений, сбора и обработки статистического материала о фактических уловах разноглубинными тралами различных конструкций, сравнения конструкций шпротных тралов. Разработаны методики проведения экспериментальных работ, обработки их результатов и представления в виде мно-гофахторной математической модели.

Апробация работы. Материалы диссертации докладывались и обсуждались на научно практической конференции КМТИ «Морские технологии: проблемы и решения» (Керчь) в 2003,2004, 2005,2007 гг.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 7 печатных работ, из которых 3 в изданиях, рекомендованных ВАК Украины и 2 - в ведущих периодических изданиях, определенных ВАК Минобрнауки России).

Объём и структура работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав и заключения. Общий объём 145 страниц, в том числе 43 рисунка, 28 таблиц. Библиографический список литературы состоит из 40 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность проблемы, поставлены цели, определены основные задачи исследований, приведены общая методика исследований, их новизна, теоретическая и практическая ценность, реализация результатов исследований, объём и содержание работы.

В первой главе рассмотрены основные показатели качества траловой системы, даны их определения, методы обоснования основных параметров разноглубинных тралов и режимов их эксплуатации. Для этих целей были рассмотрены работы Ф.И. Баранова, А.И. Трещёва, С.Б. Гюльбадамова, A.JI. Фридмана, В.Н. Лукашова, H.H. Мельникова, В.К. Короткова, М.М. Розен-штейна и других. Сделан анализ известных данных о поведении и распределении черноморского шпрота и выводы о необходимости улучшения качества траловой системы.

Под качеством траловой системы согласно определению В.Н. Мельникова будем понимать совокупность её свойств, которые характеризуют соответствие траловой системы требованиям её постройки и эксплуатации.

Основные показатели качества траловой системы мы объединим в следующие группы:

- показатели назначения или промысловые;

- показатели надёжности;

- показатели технологичности;

- экономические показатели.

Данная работа посвящена обоснованию основных проектно - конструкторских характеристик траловой системы. Поэтому мы рассматриваем только первую группу показателей - показатели назначения.

Показатели назначения или промысловые показатели характеризуют степень совершенства траловой системы в смысле её соответствия назначению -осуществления промысла заданного объекта лова в нашем случае черноморского шпрота. Промысел черноморского шпрота ведётся тралирующими орудиями лова, для которых будем выделять следующие основные показатели:

- уловистость траловой системы, протраленный объём, ловящая характеристика траловой системы, улов за траление, селективность.

В качестве основных показателей, которые определяют производительность траловой системы, будем рассматривать уловистость и ловящую характеристику.

Во второй главе рассмотрена методика исследований по теме диссертации и описаны способы сбора и обработки информации.

Для этого был осуществлён сбор экспериментальных данных на судах ведущих промысел черноморского шпрота, который включал:

1) сбор эхограмм с записью скоплений черноморского шпрота получаемых от бортового эхолота и прибора контроля параметров трала.

2) измерение параметров работы траловой системы, которые включают в себя следующие величины:

- процент загрузки главного двигателя.

- измерение продолжительности траления.

- измерение величины улова за траление.

3) измерение характеристик объекта лова. Определение данных величин производились путём осуществления выборки шпрота из улова и измерения следующих характеристик:

- длина тела шпрота, толщина тела шпрота, периметр тела шпрота в наибольшем сечении, положение центра тяжести шпрота, масса одного экземпляра шпрота.

На основании собранных данных в следующих главах были определены параметры распределения черноморского шпрота и построены имитационные модели уловистости и ловящей характеристики.

В третьей главе произведена оценка характеристик распределения промысловых скоплений черноморского шпрота и его промысловых биометрических характеристик. Произведён анализ конструктивно - технических характеристик тралов, используемых при промысле черноморского шпрота, и даш методика обоснования их параметров.

Несмотря на то, что активный промысел черноморского шпрота ведётся с середины 50-х годов, в литературе на сегодняшний день отсутствует систематизированная и обладающая полнотой информация об особенностях его поведения и распределения. Промысел черноморского шпрота ведётся судами с разной мощностью главного двигателя (в дальнейшем ГД), тралами различней конструкции. Такое положение препятствует оптимизации траловой системы и определению таких её параметров и режимов эксплуатации, при которых достигалась бы наилучшая производительность. Для восполнения этого пробела ка основании статистического материала автором были определены как биометрические характеристики и характеристики распределения промысловых скоплений черноморского шпрота, так и произведён анализ основных конструктивно - технических характеристик тралов используемых при его промысле.

во, г * и \ Практической распределение —* Теоретическое распределение

г Л > V >

) ? ! Г г*

г

с 4 N

V, *

1 2 3 4 5 б 7 8 9 10 И 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 2 4 2.5/ Рисунок 1 - Законы распределения горизонтальной протяжённости стан черноморского шпрота в районе м. Опуук - м. Меганом Характеристики черноморского шпрота, а также характеристик распределения промысловых скоплений черноморского шпрота представляют собой случайные величины, поэтому их определение было сведено к решению статн-

сгических задач. На графиках, приведённых на рисунках 1,2, представлено распределение параметров черноморского шпрота.

Рисунок 2 - Законы распределения горизонтальной протяжённости стай черноморского шпрота в районе м. Лукулл - м. Меганом

Используя критерий Пирсона - Романовского было доказано, что распределение параметров черноморского шпрота соответствует нормальному закону распределения (Таблица 1).

Таблица 1 - Проверка параметров по критерию Пирсона-Романовского

Наименование параметра

Хнябл

Х"Ф

Горизонтальная протяжённость стай (м. Опук - м. Меганом)

32,7

33,9

Горизонтальная протяжённость стай (м. Лукулл - м. Меганом)

37,3

38,9

После этого был произведён расчет характеристик распределения скоплений черноморского шпрота.

При определении характеристик распределения промысловых скоплений черноморского шпрота на основании эхограмм следует учесть, что получаемые данные имеют завышенное значение из-за ширины полярной диаграммы эхолота. Однако на практике существует две методики, позволяющие учесть возникающую погрешность. Сделать это можно двумя способами: по методике предложенной К.И. Юдановым и методике предложенной Ю.В. Кадильнико-вым. Оба автора предлагают совершенно разный подход к определению погрешностей измерений. Так как наша работа не ставит перед собой цель опре-

деления, какой из этих подходов даёт более достоверные результаты, то мы использовали обе методики, с последующим сравнением полученных результатов. Результаты обработки статистического материала и учёт всех погрешностей

измерения позволили получить следующие значения характеристик черноморского шпрота (Таблицы 2,3).

Таблица 2 - Биометрические характеристики черноморского шпрота

Наименование параметра Ед. изм. Значение величины

математическое ожидание Среднеквадратичес кое отклонение

Длина тела шпрота см. 9,90 1,767

Высота тела шпрота см. 1,70 0,41

Ширина тела шпрота см. 0,70 0,17

Обхват тела шпрота см. 4,05 0,81

Абсцисса центра тяжести тела шпрота см. 3,94 0,75

Таблица 3 - Характеристика распределения стай черноморского шпрота

Величина Ед. измерения Значение

Математическое ожидание: горизонтальной протяжённости стаи м 24,0 - 25,0

высоты стаи м 1,6 * 1,8

слоя обитания стай м 2,8 -г 3,6

радиусов проекций стай: по первому способу м 13,0 -г 14,5

по второму способу м 15,0 + 16,0

по третьему способу м 11,0 -г 14,0

объёма стаи м3 900,0 + 1200,0

Относительная плотность заселения: двухмерного' пространства 0,1800 -г 0,3000

трёхмерного пространства: по первому способу 0,1113 -г 0,1623

по второму способу 0,1130 + 0,1630

Плотность поля стай: в двухмерном пространстве 1/м5 0,0003409 -г 0,0004762

в трёхмерном пространстве 1/м3 0,0001198 4- 0,0001336

Таким образом, в результате обработки статистического материала впервые были получены данные, в которых отражены как биометрические характеристики черноморского шпрота, так и параметры его распределения в пространстве.

В четвёртой главе была произведена оценка конструктивно технических характеристик тралов используемых при промысле черноморского шпрота. Перед нами была поставлена задача, не только произвести анализ конструктивно - технических характеристик трала, но и выполнить обоснования его основных параметров в зависимости от мощности ГД траулера. При анализе трал 6е.ш разбит на два основных конструктивные элемента - канатную и мотё-ную части. Был произведён анализ входящих в них элементов. Результат этого анализа был представлен в виде простых формул, которые позволяют определить характеристики основных элементов оболочки трала на ранних стадиях проектирования, не прибегая к сложнейшим математическим расчётам.

Таким образом, распределение основных характеристик канатной и мотё-ной части тралов можно представить следующим образом:

- для тралов используемых на судах с мощностью ГД 740 кВт относительная длина канатной части может быть представлена как:

гкч = 18,4±(4...5)%, (1)

Длина мотёной части может быть представлена в виде:

¿кч = 81,6 ± (3...5)%, (2)

- для тралов используемых на судах с мощностью ГД 590 кВт относительная длина канатной части может быть представлена как:

/„ = 18,5±(2...3)%. (3)

Длина мотёной части может быть представлена:

г„= 81,5 ±1.5%, (4)

- для тралов используемых на судах с мощностью ГД 220 кВт относительная длина канатной части может быть представлена как:

= 17,8± (4 ...5)%. (5)

Длина мотёной части:

=82,2 ±4%, (6)

- для тралов используемых на судах с мощностью ГД 165 кВт относительная длина канатной части может быть представлена как:

гкч = 42,77 ±(1,2 ...2,2)%, (7)

Длина мотёной части:

= 57,22+ (1,2 ...2,2)%, (8)

- для тралов используемых на судах с мощностью ГД 110 кВт относительная длина канатной части может быть представлена как:

1т = 8,93 ± (1,4... 1,5)% , (9)

Длина мотёной части: = 91,12 ± (1,4... 1,5)% , (10)

Определены средневзвешенный диаметр и шаг ячеи для канатной и ситной частей трала. В шпротных тралах состав канатной части, а также наличие сетеполотен с крупным и мелким шагом ячеи в мотёной части зависит от мощности траулера. Для более рационального использования тяговых характеристик траулера, их определение было произведено в зависимости от мощности ГД траулера.

Средневзвешенный диаметр связи в зависимости от мощности траулера: <*ср.ю. = 0,0062АГв + 6,877. (11)

Средневзвешенный диаметр нити (верёвки) в мотёной части может быть представлен в виде следующей зависимости:

4р.»3. = 0,0016Л. +1,5893. (12)

При анализе конструктивно - технических характеристик тралов получены данные, позволяющие расчётным путём не прибегая к сложным вычислениям определить длину канатной и мотёной части трала. Осуществить выбор конструктивных характеристик канатной и сетной частей трала.

В пятой главе произведено математическое моделирование процесса тралового лова черноморского шпрота, в том числе моделирование уловистости и ловящей характеристики траловой системы в зависимости от конструктивно -технических характеристик и параметров характеризующих черноморский шпрот, а также произведён расчёт улова различных вариантов параметрической траловой системы.

Построение математической модели осуществлялось методом имитационного моделирования. При его осуществлении были заданы границы факторного пространства для всех факторов, оказывающих своё влияние на процесс тралового лова, и с помощью их варьирования, была разработана параметрическая модель траловой системы. Для получившихся таким образом вариантов траловых систем произведён расчёт интересующих нас значений уловистости и ловящей характеристики. Воспользовавшись теорией Ю.В. Кадильникова как "экспериментом", для построения математической модели процесса тралового промысла черноморского шпрота определены факторы, оказывающими влияние на уловистость траловой системы.

При определении факторов, оказывающих наибольшее влияние на уловистость и ловящую характеристику траловой системы, они были разделены на следующие группы:

1) факторы, представляющие собой конструктивно - эксплуатационные характеристики траловой системы;

2) факторы, представляющие собой характеристики поведения объекта

лова.

К первой группе факторов были отнесены следующие величины: скорость траления, длина вытравленных ваеров, расстояние между досками, длина линии кабелей, угол атаки кабелей, длина трала, угол раскрытия (конусности) сетной оболочки трала в вертикальной и горизонтальной плоскостях, вертикальное раскрытие устья трала, горизонтальное раскрытие устья трала, вертикальное раскрытие гарантированной зоны облова, горизонтальное раскрытие гарантированной зоны облова.

Ко второй группе факторов мы отнесли: математическое ожидание глубины хода стаи шпрота, вйсота стаи шпрота, диаметр стаи шпрота, длина тела рыбы, дальность реакции рыбы, скорость рыбы.

Первая группа факторов используется как независимые переменные в модели, от которых зависит уловистость и ловящая характеристика траловой системы. Вторую же группу факторов будем использовать в качестве случай-

ных экспериментальных переменных при определении уловистости траловой системы по теории Ю.В. Кадильникова. Это позволило нам получить зависимость уловистости траловой системы в виде:

Р = /(Х-, ¿ь, К, Ът, Лт, Р0, ¿к, агк) , (13)

где: Ут - скорость траления;

^о - площадь гарантированной зоны облова;

£в - длина трала;

¿т - горизонтальное раскрытие трала;

К — вертикальное раскрытие трала;

Ьк - длина линии кабелей;

ак - угол атаки кабелей;

Ьь - длина вытравленных ваеров.

Многофакторная имитационная модель была представлена в виде полинома первого порядка

71 П

Р = Ъ° ^ ^ > (1 ¡=1 ( = 1

где: Хь X] - кодированное значение фактора модели;

'.У = 1,2,... Д, при условии, что г Ф].

В результате, мы получили восьми факторный эксперимент, содержащий 256 прямых опытов. Полученная на его основе математическая модель содержит 256 членов и является довольно громоздкой и неудобной в использовании. Чтобы упростить её, сократим количество прямых опытов эксперимента. Для этого представим эксперимент в виде двух реплик дробного факторного эксперимента типа 2 8'3 и 2м, то есть:

N = 2к~р , (15)

где: р - число факторов модели, приравненных к взаимодействиям (от 5 до 8) других факторов.

Реализация дробного факторного эксперимент типа 28'3, позволила получить имитационную математическую модель, содержащую 32 члена, а реализация дробного факторного эксперимента типа 28'4 позволила получить имитационную математическую модель, содержащую 1 б членов.

В результате мы получили уравнения зависимости уловистости траловой системы от её конструктивных характеристик в виде:

Р; х10"4(28"3)= -5162 + 183,686УТ + 298,057Р0 - 28,385ЬТ - 63,340ЬТ + 89,74011т + + 37,742ЬК + 136,086ак -1,762 Ьв -111,288УТР0 +7,529 УТЬТ +63,583УТЬТ --23,511УТЬТ +5,165Р0ЬТ -2,833Р0ЬТ -26,236Р0ЬТ -1,369ЬТЬТ +2,107ЬТЬТ + + 24,315ЬТЬТ -2,024УТР0ЬТ -0,861УТР0ЬТ + 12,471УТР0ЬТ + 0,732 УТЬТЬТ --0,878УТЬТЬТ -10,067УТЬТЬТ - 0,474Р0ЬТЬТ -0,474Р0ЬТЬТ - 0,404Р0ЬТЬТ + + 0,197ЬТЬТЬТ + 0,237УТР0ЬТЬТ +0,217УТР0ЬТЬТ -0,084УТР0ЬТЬТ ;

(16)

р, х10~4(28_4)=1281,803-3433,09ут -649,656р0 +72,948ьт209,725ьт + 75д15ьт + + 58д13ц +31,008ак -0,416ьв +366,732утр0 -37,931утьт -55,761утьт --6,026р0ьт -1,988р0ьт +3,448утр0ьт ,

(17)

Ловящая характеристика траловой системы является произведением уловистости на протраленный объём.

Л, х103(28_3)= УтЬтЬтТ(-5162+183,686Ут +298,057Р0 -28,385ЬТ -63,340ЬТ +

+89,740Ьт +37,742 Ьк +136,086ак -1,762ЬВ -111,288УТР0 + 7,529УТЬТ + + 63,583УТЬТ -23,511УТЬТ + 5,165Р0ЬТ -2,833Р0ЬТ -26,236Р0ЬТ -1,369ЬТЬТ +

+ 2,107ЪТЬТ +24,315ЬТЬТ -2,024УТР0ЬТ -0,861УТР0ЬТ +12,471УТР0ЬТ + + 0,732УТЬТЬТ -0,878УТЬТЬТ -10,067УТЬГЬТ -0,474Р0ЬТЬТ -0,474Р0ЬТЬТ --0,404Р0ЬТЬТ+0,197ЬТЬТЬТ+0,237УТР0ЬТЬТ + 0,217УТР0ЬТЬТ-0,084УТР0ЬТЬТ);

(18)

Л, х103(28"4)= УтЬтЬтТ(1281,803-3433,09УТ -649,656Р0 +72,948ЬТ209,725ЬТ + + 75,115Ьт +58,113ЬК +31,008ак -0,416ЬВ +366,732УТР0 -37,931УТЬТ --55,761УТЬТ - 6,026Р0ЬТ -1,988Р0ЬТ +3,448УТР0ЬТ).

Для полученных моделей были произведены следующие оценки:

- оценка статистической значимости параметров модели, для модели вида 28"3 и 28-4 получаем БЬ; равные 14,14-Ю"4 и 20,58-Ю"4. Доверительный интервал коэффициентов модели для модели вида 283 получаем равным |ДЬ| = 0,002772 и для модели вида 23"4 получаем |ДЬ| = 0,004033. Определяем статистическую значимость каждого из коэффициентов моделей в результате чего из уравнения модели вида 2м исключаем три коэффициента.

- расчёт адекватности по Р143. В результате было установлено, что расчётное значение для моделей (18) и (19) составляет 0,8276, а для моделей (20) и (20) составляет 5,96-Ю"28, при табличном значении 1,55 и 1,75 соответственно при доверительной вероятности 0,95. Следовательно, обе модели адекватны и описывают уловистость и ловящую характеристику траловой системы с большой достоверностью.

- произведена оценка влияния на уловистость траловой системы биологических характеристик объекта промысла.

Из анализа рисунка 3 видим, что изменение плотности поля стай в трёхмерном пространстве не оказывает влияния на уловистость траловой системы. При её изменении от минимального значения равного 11.98 • 10'5 т/м3 до 13.36 • 10~5 т/м3 уловистость остаётся неизменной и равна 0,3583. Для дальнейшего анализа диаграммы примем это значение за среднее. Как видно из диаграммы наибольшее влияние на уловистость траловой системы оказывает диаметр стаи. При его изменении от 12 м. до 45 м уловистость траловой системы изменяется

от 0,4585 до 0,2743, то есть колеблется в пределах ±(23,47 * 27,94)%. Это легко

объяснить. При расчётах влияния на уловистость характеристик объекта лова мы исходим из осреднённых характеристик траловой системы.

Среднее горизонтальное раскрытие траловой системы равняется 25 м. Если из этого значения вычесть осреднённое значение дальности реакции рыбы, то получим значение равное 20 м. Поэтому при увеличении диаметра стаи при неизменных параметрах траловой системы уменьшается вероятность захвата

16

стаи тралом и как следствие происходит уменьшение уловистости траловой системы.

Рисунок 3 - Зависимость уловистости траловой системы от параметров

объекта лова

Следующей по влиянию является плотность поля стай в двухмерном пространстве. При изменении этого параметра от 3,41 • 10"4 т/м2 до 4,76 • 10"4 т/м2 уловистость изменяется с 0,3429 до 0,3707, при этом её колебания относительно среднего составляют ±(3,76 4- 4,31)%. Увеличение уловистости связано с тем, что при облове поля стай, чем больше их плотность, тем больше вероятность того, что стая будет захвачена траловой системой.

Математическое ожидание глубины траления и высота стаи оказывают примерно одинаковое влияние на уловистость траловой системы. При изменении глубины траления с 25 до 75 метров уловистость траловой системы уменьшается с 0,3618 до 0,3536, при этом её колебания относительно среднего составляют ±(0,97 ч- 1,3)%. При увеличении высоты стаи с 1 до 2,4м уловистость увеличивается с 0,3451 до 0,3695. Её колебания относительно среднего составляют ±(3,12 -г 3,71)%. Уменьшение уловистости связано с характеристиками

траловой системы. При увеличении глубины траления у рыбы появляется больше шансов уйти с курса траления. При увеличении высоты стаи увеличивается вероятность её захвата по курсу траления и уменьшается вероятность выхода через канатную часть.

Увеличение длины и дальности реакции рыбы приводит к увеличению уловистости. Так при увеличении длины шпрота с 8 до 12 см уловистость увеличивается с 0,3522 до 0,3638. При увеличении дальности реакции с 1 до 4 и уловистость траловой системы увеличивается с 0,3386 до 0,3714.

При расчёте уловистости траловой системы мы исходим из того, что оказавшийся в трале шпрот при встрече с сетным полотном пытается уйти от него к оси трала. Поэтому чем больше дальность реакции шпрота, тем больше вероятность того, что он сумеет избежать встречи с сетным полотном и уйти к центру трала, а не быть процеженным сквозь него.

На благополучный уход рыбы от сетного полотна к центру трала положительно влияет и увеличение скорости движения шпрота, которая прямо зависит, от его длины. Поэтому при увеличении этих характеристик происходит увеличение уловистости траловой системы.

В шестой главе произведён анализ влияния основных эксплуатационных и проектно - конструкторских характеристик траловой системы на её уловистость и ловящую характеристику и даны рекомендации к их определению.

Для этого производилась оценка влияния различных вариантов конструктивно - эксплуатационных характеристик траловой системы на изменение уловистости и ловящей характеристики, используя уравнения 16 и 18 полученные в главе 5. Оценка влияния производилась при варьировании одного из факторов параметрической траловой системы от минимального значения до максимального и неизменных остальных факторах, значения которых были равны среднему. При этом искались такие значения параметров, при которых уловистость или ловящая характеристика имели наибольший результат.

В качестве примера рассмотрим зависимость уловистости и ловящей характеристики траловой системы от скорости траления.

На рисунке 4 представлена зависимость уловистости траловой системы от скорости траления, а на рисунке 5 ловящей характеристики. Как видно из анализа полученных зависимостей, при увеличении скорости траления уловистостъ траловой системы быстро уменьшается. В то же время ловящая характеристика имеет форму параболы с явно выраженным максимумом, приходящимся на скорость 3,3 уз (1,71 м/с). Однако значение ловящей характеристики остаётся практически неизменным в диапазоне скоростей от 3,1 до 3,5 узлов.

То есть при промысле черноморского шпрота рекомендуемое значение скорости траления лежит в диапазонах от 3,1 до 3,5 узла.

Рисунок 4 - Зависимость уловистости траловой системы от скорости траления

Аналогичным образом были рассмотрены такие параметры как площадь гарантированной зоны облова, вертикальное и горизонтальное раскрытие трала, длина трала, длина линии кабелей и угол их атаки, длина вытравленных ваеров.

Даны рекомендации к выбору основных эксплуатационных и проектно -конструкторских характеристик траловой системы на ранних стадиях проектирования.

АЛО3 1100

1150

1100

1,336 1,474 1,611 1,748 1,885 2,022 2,159^'

Рисунок 5 - Зависимость ловящей характеристики траловой системы от скорости траления

Таким образом, полученные модели позволяют расчётным путём подобрать необходимые эксплуатационные и конструктивные параметры траловой системы на стадии её проектирования. Определить её производительность. В тоже время, при анализе было установлено, что дальнейшее совершенствование траловой системы возможно и за счёт применения перспективных сетематериа-лов.

Кроме того, в результате проведённой работы была выявлена необходимость совершенствования распорных средств и схем оснастки тралов, с целью улучшения горизонтального и вертикального раскрытия. Тем не менее, существуют резервы для увеличения производительности траловой системы, за счёт подбора её конструктивных и эксплуатационных характеристик.

выводы

1. Выполнен анализ развитая техники и тактики лова черноморского шпрота. В качестве основных показателей, которые определяют производительность траловой системы, предлагается рассматривать уловистость и ловящую характеристику.

2. Определены биометрические характеристики черноморского шпрота, имеющие значение для тралового лова. Впервые дана их количественная оценка.

3. Определены промысловые характеристики черноморского шпрота и впервые дана их количественная оценка.

4. Произведён анализ конструктивно - технических характеристик тралов, используемых при промысле черноморского шпрота.

5. Определены зависимости (1)-(10) между основными конструктивно -техническими характеристиками тралов для различных типов траулеров, ведущих промысел черноморского шпрота.

6. Определены зависимости (11)-(12) между основными конструктивно -техническими характеристиками тралов в зависимости от мощности ГД траулера.

7. Исследован процесс взаимодействия черноморского шпрота с разноглубинным тралом при помощи имитационного моделирования.

8. Разработаны математические модели (13)-(14) уловистости и ловящей характеристики траловой системы черноморского шпрота, устанавливающая функциональную взаимосвязь между биометрическими характеристиками черноморского шпрота, конструктивно - техническими характеристиками траловой системы и результатами траления.

9. Получены формулы для определения уловистости (16)-(17) и ловящей характеристики (18)-(19) траловой системы при промысле черноморского шпрота.

10. Исследованы закономерности изменения уловистости и ловящей характеристики траловой системы для промысла черноморского шпрота в зави-

симости от конструктивно - технических характеристик и параметров, характеризующих черноморский шпрот.

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

На основании проведённых расчётов с моделями уловистости и ловящей характеристики были получены следующие рекомендации, необходимые прк проектировании и эксплуатации траловой системы для промысла черноморского шпрота:

- рекомендуемая скорость траления должна лежать в диапазоне от 3,0 до 3,5 узлов или от 1,54 до 1,8 м/с;

- площадь гарантированной зоны облова должна быть в пределах 3 4- 1(1

м;

- длина трала, вертикальное и горизонтальное раскрытие зависят от располагаемой тяги траулера. Тем не менее, у шпротных тралов должен быть, небольшой угол конусности;

- длина линии кабелей должна быть в пределах от 40 до 55 м, дальнейшее, её увеличение, несмотря на повышение уловистости и ловящей характеристики, может привести к повышенной аварийности;

- угол атаки кабелей должен лежать в пределах от 9 до 12 градусов;

- длина вытравленных ваеров в зависимости от глубины траления может быть определена из соотношения 1/2 или 1/3.

Список публикаций по теме диссертации:

Публикации в изданиях, рекомендованных ВАК Украины (1,2,4) и ВАК Минобрнауки России (6, 7).

1. Толкунов А.Е. Имитационная модель уловистости и ловящей характеристики траловой системы для промысла черноморского шпрота / Рыбное хо зяйство Украины. 2003. № 7. С. 27 - 36.

2. Толкунов А.Е. Параметры распределения стай черноморского шпрота ' Рыбное хозяйство Украины. 2004. № 7. С. 123 -128.

3. Карпенко. В.П., Толкунов А.Е. Оценка конструктивно - технически): характеристик передней части трала по её габаритным размерам и располагав-

мой тяге судна на ранних стадиях проектированиях траловой системы / Промышленное рыболовство. Сбор. науч. трудов. Калининград. 2005. С. 125 -132.

4. Толкунов А.Е. Возможность повышения тяговых характеристик для малых траулеров азово-черноморского бассейна / Рыбное хозяйство Украины. 2005. № 6. С. 6-7.

5. Толкунов А.Е. Пространственное моделирование сетной оболочки трала. Сборник научных трудов керченского морского технологического института. Выпуск 7, 2007. С. 112 -118.

6. Толкунов А.Е. Параметры распределения стай черноморского шпрота / Рыбпром. 2009. № 3. С. 6 - 8.

7. Долин Г.М., Толкунов А.Е. Оптимизация траловой системы для промысла черноморского шпрота / Рыбпром. 2009. № 3. С. 18 - 20.

Личный вклад Толкунова А.Е. в публикациях с соавторами составляет: №3-70%; №7-80%.

Заказ № Ш Подл. в печать /&.//. //. Формат 60x84/16.

Объем 1,0 п.л. Тираж 100 экз.

Отпечатано Издательство ФГБОУ ВПО «КГТУ»,

236022, г. Калининград, Советский проспект, 1.