CC BY
41
УДК 639.2.061.066
А.А. Недоступ, А.В. Белых
Калининградский государственный технический университет,
236000, г. Калининград, Советский проспект, 1
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК УРЕЗОВ ДОННОГО НЕВОДА (СНЮРРЕВОДА)
Приводятся теоретические исследования механики донного невода (снюрревода).
Ключевые слова: донный невод, снюрревод, исследования
A.A. Nedostup, A.V. Belykh DETERMINATION OF WARPS CHARACTERISTICS OF DANISH SEINE
This article is devoted to theoretical researches of the mechanics of Danish seine.
Key words: The Danish seine, researches
Введение
В отличие от других орудий активного рыболовства техника лова донным неводом имеет ряд особенностей, среди которых наиболее важной является сгон рыбы внутрь обметанного пространства за счет урезов. Другой особенностью является то, что в начальный период буксировки сам невод и часть его урезов находятся на дне неподвижно, постепенно по мере тяги судна включаясь в движение [1, 3, 9].
Исследованию механики донного невода посвящены работы Баранова Ф.И. [1], Ионаса В.А. [3], Сорокина Л.И. [9], Мизюркина А.М. [5], Осипова Е.В. и Павлова Г.С. [7]. Лов рыбы донными неводами занимает значительное место в рыболовстве некоторых зарубежных стран: Дании, Исландии, Корее и Японии [10].
В данной статье рассматривается вопрос по определению геометрических и силовых характеристик урезов донного невода. Замет производится по окружности.
Объекты и методы исследований
Пусть длина уреза (ABCD) Syp (рис. 1):
S№=S„p+SImp+SZp, (1)
где S - длина провисающей части уреза (AB); S!mp - длина трущейся части уреза (BC); S^ - длина неподвижной части уреза (CD).
Значение длины уреза S известно.
Натяжение в нижней точке провисающей части уреза (цепная линия) (рис. 2) [8]:
гр _ Цсв(пр) $пр _ Цсв(пр) ^
1- 2_7 2 > К)
где Цсв(пр) - среднее взвешенное значение веса в воде одного метра провисающей части уреза; У - глубина района промысла (величина известная).
Рис. 1. Вид сверху на донный невод Fig. 1. Top view of the Danish seine
Рис. 2. Вид сбоку на провисающую часть уреза донного невода Fig 2. Side view of a sagging part of warp of the Danish seine
Среднее взвешенное значение веса в воде одного метра уреза Цсв(пр) может быть
определено по формуле
Чс
св ( пр )
(3)
пр
где Si - длины составных участков уреза провисающей части; qi - вес в воде составных участков уреза провисающей части; / - порядковый номер провисающего участка уреза. Приведем уравнения равновесия трущейся части уреза:
у; = н_ + к
ds:
п п
тр
dT
~^ = К +К dSí т т
тр
(4)
где Яп - нормальная составляющая гидродинамического сопротивления трущейся части
уреза (одного метра); Ят - тангенсальная составляющая гидродинамического
сопротивления трущейся части уреза (одного метра); Еп - нормальная составляющая
динамической силы трения трущейся части уреза (одного метра); Рт - тангенсальная
составляющая динамической силы трения трущейся части уреза (одного метра).
Разделим второе уравнение на первое системы (4):
сГГ_
Г,
Г Я. + /■: 4
ёа .
П /
(5)
Пусть
ц =
я.
(6)
2
св(тпр)
.2
Д =с ,
г г 2 се(тр)
(7)
где ^'::г:(т11) - среднее взвешенное значение диаметра уреза трущейся части уреза; сп, ст -
гидродинамические коэффициенты нормальной и тангенсальной сил [8]; V - скорость движения урезов; р - плотность воды.
сп = сх • Б1п а + с • со$а | ст=сх ■ соБа - с^ • б1па
(8)
для диапазона 10 < Re < 3-10 [12]
сдо = Ь{кК& Й2
>
с0 = Ьък~1 Яе Й2
(9)
где k - поправочный коэффициент, учитывающий удлинение цилиндра или уреза, k = 1^сфр)^пр); Ьх = 3,0, Ь2 = 0,15 и Ьъ = 0,05 - коэффициенты для гладких цилиндров, для шестипрядных полиэтиленовых канатов (урезов): Ьх = 4,2, ^ = 0,16 и Ьъ = 0,1. Поправочный коэффициент k определяется по формуле
к =
1
1/3 .
Средневзвешенное значение диаметра трущейся части уреза
d
I ______________
св(тр) ~ ^/
тр
где
-
длины составных участков уреза трущейся части;
d, -
диаметр уреза составных
его участков трущейся части; ] - порядковый номер трущегося участка уреза.
р1 = п1 ■ ^
п ^св(тр) ^ п
^ = а1 • I1
Т ±св{тр) •/ т
(10)
где /I - коэффициент динамического трения нормальной силы трения [6, 11]; // -
коэффициент динамического трения тангенсальной силы трения [6,11]; Чсв (тр) - среднее взвешенное значение веса в воде одного метра трущейся части уреза.
/п = 0,765 • е
0,0042--0,544-у И1
исе(тр)
(11)
где Уп - составляющая скорости движения урезов по нормали.
■I Л
0 6-5-1
Г =е
__ ~асв(тр)
0,023
7
св(тр)
V
а
■I
св(тр)
+ 0,33
0,0023- 9‘8('”р) -0,005 1- я/ 3-5
исе(тр)
/
(12)
где гг - составляющая скорости движения урезов по тангенсали.
Уп = У-С08<2
ут = у-Бта
(13)
Определим натяжение в урезе в точке С [3]:
е
гр _____ II г
2 ±св{тр') -I ст тр 5
(14)
где чСв(тр) - среднее взвешенное значение веса в воде одного метра неподвижной части
уреза; /ст - статический коэффициент трения, зависящий от материала неподвижной части уреза и от типа грунта (величина известная) [3, 11].
По мере движения урезов (первой подвижной части) уменьшается и тем самым снижается натяжение , но в некоторый момент времени:
Т2=ТИ.
(15)
Определим силы, действующие в точке D:
Т = R" н 2 • sin (5
(16)
где Тн - натяжение в урезе (в месте соединения с крылом невода); Р - угол между
направлением крыла невода и горизонталью; / - стрелка прогиба подборы невода.
На рис. 3 изображена схема сетной части донного невода.
Рис. 3. Схема сетной части донного невода (вид сверху) Fig. 3. The scheme of the Danish seine netting (top view) Сила сопротивления сетной части донного невода:
R =с -P'V" • F
JVH Ux 2 Н ’
(17)
где Сх - гидродинамический коэффициент силы сопротивления сетной части невода; р -плотность воды; Ун - скорость буксировки сетной части невода; - площадь ниток сетной части невода.
с =39-
г2.р \^Ь1
Яе
(18)
где Яе - число Рейнольдса; ^ - относительная площадь сети, которая определяется по формуле [8]
С1 1
а их-иу
(19)
где ё - диаметр нитки сети; а - шаг ячеи сети; их - посадочный коэффициент в поперечном сечении сетной части невода; и - посадочный коэффициент в продольном сечении сетной части невода.
Яе =
• V,.
У
(20)
где V - коэффициент кинематической вязкости воды.
Верхнюю и нижнюю подборы невода представим как систему гибких нитей нагруженных равномерно распределенной нагрузкой, а именно, силами сопротивления ^ /S (см. рис. 3). Таким образом, подборы представляют собой цепные линии. Исходя из взаимосвязи геометрических характеристик цепной линии, получим аппроксимирующие зависимости [4]:
— = 81,5 • £
{
1--V 5
/Л II •0,0061 5
(21)
у
¡3 — 240 • — -120 • Г—
£ I £
(22)
Дополнительные условия:
аъ= ¡3.
ах-у/ +
ж
2
(23)
(24)
где ц/ - угол между проекцией на горизонтальную плоскость провисающей части уреза и диаметралью (значение угла у/ известно) (см. рис. 1).
Результаты и их обсуждение
Из первого уравнения системы (4) имеем:
У/+2
Г 1 Г 1
^ = Т • Г--------------------------с1а = ТГ Г----------------------------с1а .
тр 1 J Т? 1 Л Л + /7
а2 Яп + К
(25)
и.133
2
Ч'+-
7 ’ = 7’2 • = 7’2 • ^¡ісіа, (26)
#2 (22
Подставим в выражение (26) натяжение Т2, определяемое по формуле (14):
Ц/+—
2
Ті=ЧІітр)- Ґсш'Кр- \ нЛа
а2
Подставим выражение (27) в формулу (25), получим:
¥+2 ¥+2
(27)
I ¿л
$ =аи, ,■( • \ ¡Ма- Г-----------йа.
тр ^св(тр) ^ ст тр \ * Л га 7-1
+ Iі „
(28)
а-, п п
Или с учетом (2):
V =
тр
Чсе(пр) ^пр Чсв(пр) У
2-У 2
\ ¥+-
• [----- —<іа.
3 Л + І7
У а2 и и
(29)
Из формул (28) и (29) видно, что неизвестных параметров 6: Б1^, БЦ , Бпр, Яп, Рп и
«2-
Так как в первый момент траектория замета известна, то в полярных координатах запишем длину трущейся части урезов:
ж '//+2
(30)
“2
где Г - радиус дуги (см. рис. 1):
г = Кр'^¥ ■
(31)
где Ь - горизонтальная проекция провисающей части уреза (см. рис. 2). С учетом (31), имеем:
Ч'+-
у1 - ь ■ Г
тр пр I
1
/ л
4 ж
соэ а
1 2)
+ ІГ
/ Жл
а-----
V 2 у
йа ■
(32)
Цсе(пр) ¿V Чсв(пр)
2-У
2
Ж Ж
N у/А----- І//Н—
} $
у <а2 п п а2
4 I ТС
С08 \ а--------------
Представим формулу (21) в виде:
У
5,
= 163-
пр
г I Л
^______«?_
с
V «р
• 0,006
С учетом формул планиметрии и выражения (1) имеем:
= 0.
Или с учетом (31):
с
5 -^-1 -1?и/
УР пр ~ пр о г
= 0.
(34)
(35)
В первый момент (выбор вешки) скорость выборки уреза Ув - 0 и скорость движения уреза V = 0 . Тогда, исходя из (11), при условии Уп — 0, получим:
// = 0,765-е
0,0042
Я.сеітр')
А;
■і
св(тр')
(36)
Таким образом, в первый момент Кп - 0, и выражение (33) с учетом (10) примет вид:
Ґ е 2 Ч,+ 2
Усв(пи') т Усв(пи')
2-У
2
I д: 1 1
а2 Чсв(тр) ^п а.
соэ
ж
2 Л
Л+tg \ а - —
а -
V 2У
2
0.133
Запишем систему уравнений с учетом (29), (35), (36) и (37):
W+-
S1 -q11 ( ,-f -S11 ■ f uda• i
mp ^св(тр) J cm mp J г J
0,0042-фзІ
^се(тр)
fа ■ S 2
Чсв(пр) np
Sj Я,
ce(np)
n
\ y/+—
. y ' -2
2-Y
) al
0,0042-4^
d:
ce(mp)
w+-
-V i
COS
a-
71
2
■ + tg2
V
7t
а------
2
da = 0
/
Syp-Snp-^-Lnv'tgV
sL+sL-K-tgy
np
f -r \
71
-,V)
mp mp np
V
я
2
= 0,
+ ¥
= 0.
Для решения системы уравнений (38) необходимо учитывать:
Y
= 163
ґ L Л ^______________«р
с
V "Р у
0,006
(38)
1
1
1
Ясе(тр) ^q-3 q ^ f ?dce(mp)
0,023 ■q^± +0,33
d
св{тр)
0,0023--0,005
^се(тр)
0 765-е
0,0042'
Ясе(тр)
исе{тр)
3.5
2
/
Решая систему уравнений (38), можно определить геометрические характеристики урезов донного невода (снюрревода): S , Lnp, S1 , S% и а2 - в зависимости от силовых
и конструктивных параметров урезов: q, dt, S и St; глубины места лова Y ; от типа
грунта fcm. Необходимо отметить, что система уравнений (38) справедлива для формы
замета донного невода в виде окружности.
Статья подготовлена в рамках выполнения гранта РФФИ № 11-08-00096-а.
Список литературы
1. Баранов Ф.И. Теория и расчет орудий рыболовства. - М.: Пищепромиздат, 1960.
2. Габрюк В.И. Моделирование крючковых рыболовных систем / В.И. Габрюк, А.В. Габрюк, Е.В. Осипов. - Владивосток: ТИНРО-Центр, 2004. - С. 105.
3. Ионас В. А. Исследование работы донного невода: дис. ... канд. техн. наук. - Калининград, 1961. - С. 183.
4. Кручинин О.Н. О кинематике погружения кошелькового невода // Промышленное рыболовство: сб. науч. тр. кафедры промышленного рыболовства, посвященный 90-летию кафедры ПР/ КГТУ. - Калининград, 2005. - С. 103-110.
5. Мизюркин А.М. Снюрреводный и ярусные промыслы / А.М. Мизюркин, А.В. Мизюркина, В.А. Пимнев, Л.И. Сорокин. - Владивосток, 1997. - Ч. 1.
6. Недоступ А.А. Исследование коэффициента трения урезов снюрреводов // А.А. Недоступ, Е.К. Ацапкин: материалы Междунар. науч.-техн. конф. «Наука и образование - 2007». - Мурманск: МГТУ, 2007. - С. 1030-1033.
7. Осипов Е.В. Системное проектирование рыбопромысловых комплексов / Е.В. Осипов, Г.С. Павлов // Изв. ТИНРО. - 2006. - Т. 146. - С. 322-330.
8. Розенштейн М.М. Механика орудий промышленного рыболовства. -Калининград: Изд-во КГТУ, 2009. - С. 364.
9. Сорокин Л.И. Экспериментальные исследования работы донного невода: дис. ... кан. тех. наук. - М.: ВНИРО, 1981. - С. 150.
10. Inoue S. Appropriate mesh size of a danish seine (koteguri-ami) / Inoue S.,
Hiyama S., Nagamatsu K. and Fujiishi A. // Journal of National Fisheries University. -2000. - 48(3). -
P. 207-219.
11. Paschen M. Seabed-Structure-Interaction of selected Fishing Gear Elements. Contributions on the Theory of Fishing Gears and Related Marine Systems. DEMAT’05. - 2005. - Vol. 4. - P. 207-222.
12. Недоступ А.А. Методы расчета пассивных сетных орудий внутреннего и прибрежного рыболовства: моногр. - Калининград: Изд-во КГТУ, 2010. - С. 280.
Сведения об авторах: Недоступ Александр Алексеевич, кандидат технических наук, доцент, e-mail: [email protected];
Белых Александр Владимирович, аспирант.
