Экспериментальные исследования геометрических и силовых характеристик модели закидного невода Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

УДК 639.2.081.117.001.57 ББК 47.225.2-02

A. A. Hedocmyn, Е. В. Соколова

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ И СИЛОВЫ1Х ХАРАКТЕРИСТИК МОДЕЛИ ЗАКИДНОГО НЕВОДА

A. A. Nedostup, Е. V. Sokolova

EXPERIMENTAL RESEARCH OF BEACH SEINE GEOMETRIC AND FORCE CHARACTERISTICS

Приводятся результаты опытов с моделью закидного невода и анализ полученных данных. Было проведено два опыта, в ходе которых с помощью тензодатчика измерялось натяжение крыльев модели невода и сопротивление ее сетной части. По результатам опытных данных построены графики, демонстрирующие зависимость действующих усилий от формы, принимаемой моделью в процессе движения. Форма модели характеризовалась отношением стрелы прогиба к расстоянию между ножами (крыльями) модели закидного невода.

В первом опыте указанные параметры изменялись перемещением обоих крыльев, во втором -бежное крыло было закреплено в одной точке и форма изменялась только перемещением пятного крыла. С ростом данного отношения наблюдалось снижение натяжения крыльев и сопротивления сетной части модели.

Ключевые слова: закидной невод, модель, экспериментальное исследование, геометрические и силовые характеристики.

The results of the experiments with the beach seine model are described. Two experiments have been made. During the experiment the tensi on of the wings and hydrodynami c force of drag have been measured with the strain-gauge transducer. According to the results of the experiments graphs demonstrating the dependence of the forces on the model shape, have been made. The model shape i s described by the ratio of bending deflection to the distance between the wings of the beach seine.

In the first experiment, the parameters were changing with the movement of the both wings, in the second experiment one wing was fixed at one point and the shape was changing with the movement of the other wing. With the growth of thi s ratio the tensi on of the wings and the hydrodynamic force of drag of the model were declining.

Keywords: beach seine, model, experimental research, geometric and force characteri sti cs.

Экспериментальные методы исследования орудий рыболовства включают в себя методы натурного эксперимента и эксперимента с моделями [1-3]. Натурные опыты изучают явление с наибольшей полнотой, что является их достоинством и недостатком, т. к. опыт находится под влиянием множества второстепенных факторов, которые влияют на результаты.

При моделировании изучаемое явление схематизируется, поэтому результаты модельных опытов содержат погрешности. Однако при моделировании можно выделить изучаемое явление в чистом виде. Кроме того, эксперименты с моделями требуют меньших затрат.

В 2006 г. в гидроканале ОАО «МариНПО» была проведена серия опытов по изучению процесса движения закидного невода. Данные о конструкции озерного закидного невода размерами 250 "6м взяты из справочника по орудиям внутреннего рыболовства [4]. Для экспериментов была изготовлена модель участка закидного невода 250 "6 м. Но поскольку, согласно теории моделирования, высота модели закидного невода должна была составлять 8,76 см, построить такую модель не представлялось возможным. Поэтому было принято решение изготовить модель участка невода. Исследовалась сетная часть закидного невода прямоугольной формы с постоянным значением шага ячеи и диаметра нити - первая сетная часть от мешка по нижней подборе. Длина этой части у натурного невода равняется 31,7 м. Сравнение характеристик участка натурного невода и модели представлено в табл. 1.

Таблица 1

Сравнение характеристик участка натурного невода и модели

Характеристика Участок натуры Модель

Длина секции /, м 31,7 2,996

Диаметр нити й, м 0,82-10'3 0,8-10"3

Шаг ячеи а, м 12-10"3 8-10"3

Высота секции И, м 6,7 0,69

Количество ячей по высоте я, шт. X 58

Количество ячей по длине т, шт. X 280

В ходе опытов измерялось сопротивление сетной части невода при разных раскрытиях крыльев и разных значениях скорости. По результатам опытов была получена матрица значений данных параметров. При каждом значении скорости и расстояния между крыльями снималось 30 показаний тензометрической станции. Во всех опытах сопротивление сетной части измерялось при помощи тензодатчика. В первом опыте участок пятного крыла крепится к ножке за счет оттяжек, а участок бежного крыла крепится к балке. С помощью этой балки имитируется стрела прогиба, которая определялась через геометрический масштаб натурного невода. Были заданы четыре значения расстояния между крыльями невода и четыре значения стрелы прогиба. Крылья невода крепились с помощью ножей. Опыт проводился при скорости 0,3 м/с. Схема проведения опыта представлена на рис. 1. Результаты опыта представлены в табл. 2. Графики, демонстрирующие полученные экспериментальные данные, представлены на рис. 2-5.

Рис. 1. Схема проведения опыта № 1

Сила сопротивления сетной части определялась по формуле

/ _ ф | т

пят.пр беж.пр'

где Тпят пр - проекция натяжения в пятном крыле, которая определялась по формуле

Т _ Т • а

пят.пр пят пят 5

где апят - средний угол атаки пятного крыла в вертикальной плоскости.

Тбеж пр - проекция натяжения в бежном крыле, которая определялась по формуле

Тбеж.пр _ Тбеж • С°8 абеж,

где абеж - средний угол атаки бежного крыла в вертикальной плоскости.

Коэффициент силы сопротивления участка невода определялся по формуле

2/

Р^ ^ни

Результаты опытов при скорости 0,3 м/с

Таблица 2

Расстояние между ножамиХ, м 1,56 2,37 2,67 2,88

Стрела прогиба Р, м 2,4 1,56 1,26 0,90

Отношение стрелы прогиба к расстоянию между ножами ЛХ 1,54 0,66 0,47 0,31

Средний угол атаки пятного крыла в вертикальной плоскости апят, град 9 19 25 32

Средний угол атаки бежного крыла в вертикальной плоскости абеж, град 30 31 32 35

Натяжение пятного крыла Гпят, Н 3,9 6,5 8,0 9,8

Натяжение бежного крыла Тбеж, Н 10,0 11,7 12,2 11,2

Сила сопротивления сетной части закидного невода с оснасткой /, Н 12,512 16,175 17,597 17,485

Коэффициент силы сопротивления участка невода сх 0,668 0,864 0,940 0,934

и

10

9

8

7

6

5

4

3

о= 0,3 м/с

0,2 0,4 0,6 0,8

1,2

1,4 1,6

-•-о---тпя

1,8 У/Х

Рис. 2. Зависимость натяжения пятного крыла от отношения стрелы прогиба к расстоянию между ножами, ТЛт „УС°, 7/Х)

Н

12.5 12

11.5 11

10.5 10

9.5 9

8.5

о= 03 м/с

0,2 0,4 0,6 0,8

■ '♦-------Тбе

1,2 1,4 1,6 1,8 У/Х

Рис. 3. Зависимость натяжения бежного крыла от отношения стрелы прогиба к расстоянию между ножами, Гбеж „/(", 7/Х)

Рис. 4. Зависимость сопротивления сетной части невода от отношения стрелы прогиба к расстоянию между ножами, / =У(о, 7/Х)

с =

х

Лит, Н

Сх 1 -П Р5 V = 0,3 м/с

--сх

П Р ♦-

П 85

П 8

П 75 ' ' '« . ^

П 7 " 1 - - .

П 65

0,6 -

0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 1,6 1,8 Т/Х

Рис. 5. Зависимость коэффициента силы сопротивления сетной части невода от отношения стрелы прогиба к расстоянию между ножами, сх =/(и, И/Х)

В опыте № 2 модель двигалась со скоростью 0,2; 0,25 и 0,3 м/с. При каждом значении скорости изменялось расстояние между раздвижными ножами Ь и средний угол атаки пятного крыла в вертикальной плоскости а. Схема проведения эксперимента представлена на рис. 6. Экспериментальные данные представлены в табл. 3-5. Графики, демонстрирующие экспериментальные данные, показаны на рис. 7-9. Сила сопротивления сетной части определялась по формуле

/ = 2Т„ „.

Рис. 6. Схема проведения опыта № !

Таблица 3

Результаты опытов при скорости 0,2 м/с

Расстояние между ножами Ь, м 1,56 2, 3 2,67 2,88

Средний угол атаки пятного крыла в вертикальной плоскости а град 15 33 47 60

Натяжение пятного крыла Тпят, Н 3,1 3,9 4,8 4,3

Сопротивление сетной части с оснасткой /, Н 5,989 6,542 6,547 4,3

Коэффициент силы сопротивления с~ 0,720 0,786 0,787 0,517

Стрела прогиба/ м 1,198 0,809 0,569 0,419

Отношение стрелы прогиба к расстоянию между ножами //Ь 0,77 0,34 0,21 0,15

Таблица 4

Результаты опытов при скорости 0,25 м/с

Расстояние между ножами £, м 1,56 2, 2,67 2,88

Средний угол атаки пятного крыла в вертикальной плоскости а, град 15 33 47 60

Натяжение пятного крыла Тпят, Н 4,9 6,2 6,9 7,0

Сопротивление сетной части с оснасткой /, Н 9,466 10,4 9,412 7,0

Коэффициент силы сопротивления с~ 0,728 0,800 0,724 0,538

Стрела прогиба/, м 1,198 0,809 0,569 0,419

Отношение стрелы прогиба к расстоянию между ножами 0,77 0,34 0,21 0,15

Таблица 5

Результаты опытов при скорости 0,3 м/с

Расстояние между ножами Ь, м 1,56 2,37 2,67 2,88

Средний угол атаки пятного крыла в вертикальной плоскости а, град 15 33 47 60

Натяжение пятного крыла 2пят, Н 8,0 8,9 9,4 9,6

Сопротивление сетной части с оснасткой /, Н 15,455 14,928 12,822 9,6

Коэффициент силы сопротивления с~ 0,826 0,797 0,685 0,513

Стрела прогиба/, м 1,198 0,809 0,569 0,419

Отношение стрелы прогиба к расстоянию между ножами /Ь 0,77 0,34 0,21 0,15

а

Т„ 7,5 г, Н

- '♦

' '♦

5 0,2 0,4 0,6 0,8 Г/ь

в

Рис. 7. Зависимость натяжения пятного крыла от отношения стрелы прогиба к расстоянию между ножами при скорости: а - 0,2; б - 0,25 и в - 0,3 м/с, 2пят =/(и,/Ь)

Рис. 8. Зависимость сопротивления сетной части невода от отношения стрелы прогиба к расстоянию между ножами при скорости: а - 0,2; б - 0,25 и в - 0,3 м/с, / =/(и,/Ь)

в

а

сх

0,85

0,8

0,75

0,7

0,65

0,55

0,5

0,45

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 РЬ

в

Рис. 9. Зависимость коэффициента силы сопротивления сетной части невода от отношения стрелы прогиба к расстоянию между ножами при скорости: а - 0,2; б - 0,25 и в - 0,3 м/с, сх =/(и,/Ь)

По полученным данным можно сделать вывод, что при увеличении стрелы прогиба натяжение пятного крыла уменьшается.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Баранов Ф. И. Избранные труды / Ф. И. Баранов // Техника промышленного рыболовства. М.: Пищ. пром-сть, 1969. Т. 1. 719 с.

2. Фридман А. Л. Теория и проектирование орудий промышленного рыболовства / А. Л. Фридман. М.: Легкая и пищ. пром-сть, 1981. 327 с.

3. Розенштейн М. М. Механика орудий рыболовства / М. М. Розенштейн, А. А. Недоступ. М.: Моркнига, 2011. 528 с.

4. Орудия промышленного рыболовства внутренних водоемов России: справочник: в 4 т. Т. 4. Орудия промышленного рыболовства центрального, северного и северо-западного районов Европейской части России. Тюмень: СибрыбНИИпроект, 2004, 241 с.

REFERENCES

1. Baranov F. I. Izbrannye trudy [Selected works]. Tekhnika promyshlennogo rybolovstva. Moscow, Pishchevaia prom-st' Publ., 1969. Vol. 1. 719 p.

2. Fridman A. L. Teoriia i proektirovanie orudii promyshlennogo rybolovstva [Theory and designing of industrial fishing tools]. Moscow, Legkaia i pishchevaia promyshlenost' Publ., 1981. 327 p.

3. Rozenshtein М. M.@ Nedostup A. A. Mekhanika orudii rybolovstva [Mechanics of fishing tools]. Moscow, Morkniga Publ., 2011. 528 p.

4. Orudiia promyshlennogo rybolovstva vnutrennikh vodoemov Rossii [Tools of industrial fishing in inland water reservoirs in Russia]. Spravochnik: v 4 t. Vol. 4. Orudiia promyshlennogo rybolovstva tsentral'nogo, sever-nogo i severo-zapadnogo raionov Evropeiskoi chasti Rossii. Tyumen, SibrybNIIproekt, 2004. 241 p.

Статья поступила в редакцию 20.03.2013

ИНФОРМАЦИЯ ОБ АВТОРАХ

Недоступ Александр Алексеевич — Калининградский государственный технический университет; канд. техн. наук, доцент; зав. кафедрой «Промышленное рыболовство»; [email protected].

Nedostup Alexander Alekseevich — Kaliningrad State Technical University; Candidate of Technical Sciences, Assistant Professor; Head of the Department "Commercial Fishery"; [email protected].

Соколова Елена Валерьевна — Калининградский государственный технический университет; аспирант кафедры «Промышленное рыболовство»; [email protected].

Sokolova Elena Valerievna — Kaliningrad State Technical University; Postgraduate Student of the Department "Commercial Fishery"; [email protected].