CC BY
82
УДК 639.2.081.16
Е.А. Могилин, Е.Г. Норинов, КамчатГТУ, Петропавловск-Камчатский
ПЕРСПЕКТИВЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ВОЗДУХОНАПОРНЫХ
ОБОЛОЧЕК В КАЧЕСТВЕ ОСНАСТКИ СТАВНЫХ НЕВОДОВ
Обеспечение надёжности ставных неводов - одна из задач совершенствования технических средств прибрежного рыболовства. Альтернативой обеспечения штормоустойчивости представлена управляемая воздухонапорная система в двух конструктивных вариантах. Результаты экспериментальных исследований подтверждают работоспособность такой системы в качестве оснастки невода.
Как бы ни были успешными результаты ставного неводного промысла в прибрежных водах Камчатки, технические средства и методы лова должны постоянно совершенствоваться, тем более что проблемы, связанные с обеспечением надежности неводов, дают о себе знать практически ежегодно.
Выделяют четыре основных способа достижения достаточной надежности ставных неводов [1]:
- изготовление конструкций с большим запасом прочности;
- полное или частичное снятие невода непосредственно перед наступлением штормов;
- вывод ловушки невода из-под воздействия поверхностного течения и волнового давления путем ее установки на дне;
- применение самозатопляющихся неводов.
Вместе с тем, все четыре способа обеспечения штормоустойчивости неводов имеют свои существенные недостатки. Например, для использования самопогружающихся неводов требовался весьма точный расчет его оснастки плавучестью и загрузкой для каждого конкретного района промысла с учетом особенностей гидрологического режима. Очевидно поэтому после широкого внедрения в начале 50-х гп прошлого столетия штормоустойчивые невода на основе самопогружения уже в конце 50-х и начале 60-х гг. не использовались в рыболовстве Камчатки [1].
При анализе аварии ставных неводов, следует обратить внимание на то, что они складываются из многих причин, зависящих от специалистов, проектирующих, изготовляющих и эксплуатирующих ставные невода. Из всего многообразия причин, вызывающих аварии, В.С. Калиновский, кроме естественных (шторм), выделял основные восемь [2]:
- неточность расчета прочности неводных установок;
- большая избыточная плавучесть;
- большая загрузка нижних подбор невода при избыточной плавучести;
- неправильный подбор ассортимента материалов;
- большая длина якорных оттяжек;
- крепление по якорным оттяжкам наплавов-амортизаторов;
- плохая обработка сетематериалов химикатами;
- установка ставных неводов на критических глубинах.
Несмотря на то, что большинство рекомендаций В.С. Калиновского [2] сохраняют свою актуальность до настоящего времени, поиск альтернативных вариантов обеспечения надёжности ставных неводов продолжается.
Один из таких вариантов был предложен коллективом кафедры промышленного рыболовства Дальрыбвтуза [3]. Он заключается в применении пневмооснастки. Развивая эту идею, сотрудники кафедры рыболовства и аквакультуры КамчатГТУ при участии М.Н. Коваленко подготовили и провели ряд экспериментов с действующей моделью каравки, оснащённой воздухонапорной оболочечной системой (рис. 1).
Рис. 1. Схема пневмооснастки ставной ловушки (каравки)
По геометрическим признакам к разряду оболочек помимо крупных промышленных изделий могут быть отнесены и многие объекты, изготовленные из эластичных материалов, тканей или сетей, применяемых в рыболовстве [4]. Подавляющее большинство оболочечных инженерных конструкций тонкостенные, у которых отношение толщины к радиусу кривизны составляет 1:20 и меньше.
Среди бесконечного многообразия геометрических форм особо выделяют оболочки вращения, в первую очередь цилиндрические, которые вследствие ряда неоспоримых преимуществ наиболее часто используются в конструктивных решениях.
Обладая заданными свойствами по отношению к водной среде, воздухонапорные оболочки имеют широкую перспективу использования в рыболовстве и аквакультуре как средства статической оснастки -управляемой плавучести.
Высокая удельная прочность мягких оболочек позволяет эффективно решать проблему материалоемкости. При этом должны использоваться комбинированные материалы, сочетающие прочность тканей и воздухонепроницаемость пленок. Внутреннее давление в таких оболочках порождает необходимую жесткость конструкции.
Важные преимущества пневматических оболочек связаны и с их мобильностью. Воздухонапорные элементы доставляются на место установки полностью укомплектованными. Монтажные работы объекта занимают несколько часов. Все это способствует многократности их использования.
Эксперименты с действующей моделью каравки, оснащённой управляемой плавучестью, проводили на озере Большой Вилюй и в прибрежной зоне Авачинской губы.
Основные элементы и узлы пневмосистемы показаны на рис. 1.
Пневмооснастка ловушки представляет собой замкнутый воздушный контур, в который через золотник подается воздух (рис. 2). Гибкая оболочка воздушного контура изготовлена из прорезиненного материала (в нашем случае использован пожарный рукав). В местах изгибов и разветвлений отрезки рукава соединяются тройниками и угольниками из водопроводного пластика, в береговой части крыла установлена заглушка, в которую ввернут золотник. В месте соединения - рукав-тройник (уголок) - устанавливается уплотнительное кольцо из резины, затем соединение стягивается хомутом, что обеспечивает хорошую герметичность и позволяет доводить давление в системе до 1,5-2 атм.
Все элементы пневмосистемы подключаются и соединяются между собой на берегу, непосредственно на участке установки ловушки. С помощью плавсредства сетная часть с оснасткой закрепляется на заданном расстоянии от берега. Управляющая часть системы остаётся на берегу и соединяется с воздухонапорными контурами с помощью гибких шлангов, но при необходимости может размещаться и на плавсредстве.
Рис. 2. Способ соединения элементов конструкции
Подача воздуха в воздухонапорные контуры крыла и ловушки осуществляется от компрессора или из воздушных баллонов со сжатым воздухом.
При нагнетании воздуха в первую очередь осуществляется подъем крыла, затем, по мере поступления воздуха в магистраль ловушки, начинается подъем ловушки. При достижении Р = 1 атм пневмосистема полностью расправляется, и происходят окончательное всплытие и установка ловушки, после этого отключается подача воздуха. Время подъема крыла при использовании малопроизводительного автомобильного компрессора составило 10 мин, ловушки - 15 мин.
Во время затопления ловушки включается вакуумный насос, откачивающий весь воздух из воздухонапорных контуров. Под действием загрузки и силы тяжести ловушка начинает погружаться. В первую очередь погружается основная часть ловушки, затем крыло. Время погружения крыла и ловушки аналогично времени их подъема при заполнении оснастки сжатым воздухом от компрессора.
Как показали испытания, поднимать давление выше 1 атм нецелесообразно, поскольку, пневмосистема в этом случае уже обладает большой плавучестью и хорошо удерживает ловушку в расправленном состоянии, обеспечивая ее работу. Дальнейшее повышение давления может привести к разрушению соединений и потере работоспособности системы. Заполнение системы воздухом и доведение давления до
1 атм, как уже отмечалось, происходит примерно в течение 10 мин и зависит от производительности компрессора.
Крепление пневмооснастки производится к верхней подборе, которая должна иметь значительную загрузку. Это необходимо для того, чтобы обеспечить погружение пневмосистемы с одновременным откачиванием воздуха из воздушного контура. Для контроля за давлением в системе используется манометр, что позволяет избежать нежелательного повышения давления и разрушения пневмосистемы в местах соединений.
В случае применения жесткой оболочечной системы, с вытеснением воды сжатым воздухом, конструкция пневмооснастки выглядит следующим образом.
Верхняя подбора невода оснащается жесткими цилиндрическими секциями. При работе они заполняются сжатым воздухом и тем самым приобретают положительную плавучесть. В момент погружения сжатый воздух вытесняется из системы водой, и конструкция под собственным весом погружается на дно.
Конструкция жесткой оболочки выполняется из металла, поскольку должна обладать большей плотностью по сравнению с водой. Но это одновременно является ее недостатком, так как металл подвержен коррозии, и срок службы конструкции может значительно уменьшиться. Поэтому рациональнее всего использовать гибкие оболочки из полимерных материалов, что обеспечит их долговечность, а конструкция получится более легкой.
Невод оснащается секциями (рис. 3), которые соединяются между собой при помощи цепей и разъемных скоб, а также шлангов. Напорный шланг проходит по верхней части секции. Для подачи воздуха в секцию, в нее вворачиваются два тройника. Шланги на секциях соединяются короткими отрезками с резьбовыми сгонами. Во избежание разрыва шлангов длина этих отрезков должна быть больше длины цепей, поскольку вся нагрузка при растяжении приходится именно на цепи. Крепление к подборе осуществляется карабинами, которые зацепляются за петли, приваренные к секциям снизу.
Рис. 3. Схема оснащения ставного невода секциями погружения-всплытия:
1 - секции садка и двора; 2 - секции крыла и открылков; 3 - подающий шланг;
4 - блок управления (компрессор, воздушные баллоны, вентили и манометры) Гибкая пневмосистема невода должна состоять из секций (рис. 4), которые работают независимо друг от друга. Для контроля за секциями и их управлением необходимо установить индивидуальные краны и манометры, а также датчики аварийной сигнализации. Все системы необходимо свести в единый комплекс для облегчения управления и контроля.
подбору
Рис. 4. Секция для оснастки верхней подборы невода
Эксперименты с действующими моделями невода, оснащёнными пневмосистемой, в натурных условиях показали работоспособность предложенных технических вариантов, управляемость режимов погружения и всплытия всей конструкции и её отдельных частей (при необходимости), а также указали пути улучшения моделей оснастки, управляющего блока и совершенствования всей системы в целом.
В заключение следует добавить, что предлагаемые системы могут эффективно использоваться для оснастки морских садков с режимом подтопления, на гребешковых и водорослевых плантациях и для других целей в марикультурных хозяйствах, где требуется управляемая плавучесть морских сооружений.
Библиографический список
1. Коваленко М.Н., Адамов А.А. Состояние техники и организации ставного неводного лова лососей на Камчатке. Исследование водных биологических ресурсов Камчатки и северозападной части Тихого океана: сб. науч. тр. КамчатНИРО. Вып. 9. Петропавловск-Камчатский, 2007. С. 246-257.
2. Калиновский В.С. Штормоустойчивые ставные невода. Постройка, установка, эксплуатация. Владивосток: Приморск. книжн. изд-во, 1955. 95 с.
3. Ставной невод: пат. 2138161 Рос. Федерация / А.Е. Тимошок, Ю.А. Кузнецов, В.В. Ткаченко. 1999. Бюл. № 39. С. 142.
4. Норинов Е.Г. Основы системного проектирования: учеб. пособие. Владивосток: Дальрыбвтуз, 2002. 133 с.
