CC BY
8УДК 004.09:639.2.081.117.21
А.А. Недоступ, А.О. Ражев, П.В. Насенков, В.В. Сысенко, Д.В. Аскаров
Калининградский государственный технический университет, Калининград, 236022 e-mail: [email protected]
РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ ПО ОПРЕДЕЛЕНИЮ ГИДРОДИНАМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ТРАЛОВЫХ КОНСТРУКЦИЙ В ГИДРОКАНАЛЕ ОАО «МАРИНПО» -ООО «ФИШЕРИНГ СЕРВИС»
Приводится методика проведения экспериментальных исследований по определению геометрических и гидродинамических характеристик разноглубинных траловых конструкций в гидроканале ОАО «Ма-риНПО» - ООО «Фишеринг Сервис». Экспериментальные исследования с разноглубинными тралами (моделями) в гидроканале ОАО «МариНПО» - ООО «Фишеринг Сервис» проводятся по методу: система модель трала - голые концы - кабели - лапки - раздвижные ножи (с помощью угломеров замеряются: вертикальное и горизонтальное раскрытие устья трала, и с помощью датчика измеряются усилия в кабелях и голых концах). Первая модель трала N-MWT-m1 спроектирована с учетом 1/4 масштаба линейных характеристик натурного трала N-MWT для лова ряпушки (Coregonus albula) с привязкой к озеру Вишты-нецкое. Вторая модель трала N-MWT-m2 спроектирована с учетом 1/8 масштаба линейных характеристик натурного трала N-MWT.
Ключевые слова: методика, эксперимент, траловая конструкция, гидроканал.
A.A. Nedostup, A.O. Razhev, P.V. Nasenkov, V.V. Sysenko, D.V. Askarov
Kaliningrad State Technical University, Kaliningrad, 236022 e-mail: [email protected]
METHODOLOGY DEVELOPMENT FOR CONDUCTING EXPERIMENTAL STUDIES TO DETERMINE HYDRODYNAMIC CHARACTERISTICS OF TRAWL STRUCTURES IN HYDRAULIC CHANNEL OF JSC "MARINPO" -LLC "FISHERING SERVICE"
The methods of experimental research to determine the geometric and hydrodynamic characteristics of mid-water trawl in the hydraulic channel of JSC "MariNPO" - LLC "Fishering Service" is presented. Experimental studies with mid-water trawls (models) in the hydraulic channel of JSC "MariNPO" - LLC "Fishering Service" are carried out according to the method: the system "trawl model - bare ends - cables -legs - sliding knives" trawl, (with the help of protractors, the vertical and horizontal opening of the mouth of the trawl is measured, and with the help of a sensor, the forces in the cables and bare ends are measured). The first model of the trawl N-MWT-ml was designed taking into account the 1/4 scale of the linear characteristics of the full-scale trawl N-MWT for fishing Coregonus albula with reference to Lake Vishtynetskoye. The second model of the trawl N-MWT-m2 was designed taking into account the 1/8 scale of the linear characteristics of the full-scale trawl N-MWT.
Key words: methodology, experiment, trawl structure, hydraulic channel.
Существует несколько методик экспериментальных исследований для определения геометрических и гидродинамических характеристик траловых конструкций. Общая идея которых -провести эксперимент с подобной моделью трала и получить данные, которые можно будет использовать в дальнейших процессах моделирования и корректирования конструкций трала [1].
Экспериментальные исследования с траловыми конструкциями в гидроканале ОАО «МариНПО» - ООО «Фишеринг Сервис» (рис. 1) могут проводиться следующими методами [2]:
1) система «модель трала - голые концы - кабели - лапки - траловые доски - ваера» (с помощью угломеров замеряются: горизонт хода верхней подборы, горизонт хода досок, вертикальное и горизонтальное раскрытие устья трала, расстояние между траловыми досками, и с помощью датчика измеряются усилия в ваере, кабелях и голых концах) (рис. 3);
2) система модель трала - голые концы - кабели - лапки - раздвижные ножи (с помощью угломеров замеряются: вертикальное и горизонтальное раскрытие устья трала, и с помощью датчика измеряются усилия в кабелях и голых концах) (рис. 4).
Эти методики позволяют нам собирать данные с проведенных экспериментов, системы по своей природе похожи, но разносторонний подход к проведению экспериментов и дальнейшей обработке информации позволяет нам получать более точные данные (рис. 2).
Рис. 1. Гидроканал ОАО «МариНПО» - ООО «Фишеринг Сервис» (https://klg.aif.ru/society/v_kaliningrade_otkryli_centr_podgotovki_rybakov)
Рис. 2. Смотровое окно гидроканала ОАО «МариНПО» - ООО «Фишеринг Сервис» (https://klg.aif.ru/society/v_kaliningrade_otkryli_centr_podgotovki_rybakov)
Надежнее и ценнее всего оказывается эксперимент, проведенный с натурным орудием рыболовства в натурных условиях, но при этом необходимо всегда знать точность полученных данных в подобных экспериментах, не говоря о стоимости таких исследований. Построение физической модели, подобной натурному орудию рыболовства в уменьшенном масштабе, относительно недорогой, в которой интересующие явления будут протекать подобно явлениям в оригинале, и затем изучение этих явлений на полученной таким образом модели составляет метод физического моделирования, который позволяет относительно легко преодолевать указанные выше трудности.
В статье рассмотрена методика проведения экспериментальных исследований с моделями тралов ^М^-ш13,3/12,0 м и ^М^-т2 1,65/6,0 мв гидроканале ОАО «МариНПО» -ООО «Фишеринг Сервис»: система модель трала - голые концы - кабели - лапки - раздвижные ножи (рис. 4). Первая модель трала ^МЖГ-ш13,3/12,0 м спроектирована с учетом 1/4 масштаба линейных характеристик натурного трала N-MWT для лова ряпушки (Coregonus albula) с привязкой к озеру Виштынецкое [3]. Вторая модель трала ^МЖГ-т2 1,65/6,0 м спроектирована с учетом 1/8 масштаба линейных характеристик натурного трала ^М^Г [3].
раздвижные ножи
модель разноглубинного трала
тензодатчик
рабочий участок гидроканаю
Рис. 3. Система модель трала - голые концы - кабели - лапки - траловые доски - ваера
раздвижные ножи
рабочий участок гидроканаю
Рис. 4. Система модель трала - голые концы - кабели - лапки - раздвижные ножи
Для физического моделирования используем модели разноглубинного трала N-MWT-т13,3/12,0 м и N-MWT-m2 1,65/6,0 м. Рассмотрим поэтапно методику экспериментального исследования моделей разноглубинного трала N-MWT:
- определяем геометрические характеристики моделей разноглубинного трала;
- рассчитываем геометрические и силовые характеристики моделей разноглубинного трала;
- разрабатываем чертежи моделей разноглубинного трала;
- изготавливаем модели разноглубинного трала;
- оснащаем модели разноглубинного трала;
- проводим эксперименты;
- сравниваем расчетные и экспериментальные данные.
Определяем геометрические характеристики разноглубинного трала, исходя из равенства:
Ь = Ь +1. +1 +1 +1 = Ь , (1)
тс т г/к к л в р' \/
где Lтc - длина траловой системы (первый метод); Lт - длина трала (второй метод); /г/к - длина голого конца; /к - длина кабеля; /л - длина лапки; /в - длина ваера; Lр - длина рабочего участка гидроканала ОАО «МариНПО» - ООО «Фишеринг Сервис». Хордой траловой доски пренебрегают в расчете (1).
На основании метода расчета силовых и геометрических характеристик разноглубинного трала [4-6], а также теории подобия [7] были определены конструктивные, геометрические и силовые характеристики моделей трала N-MWT-m13,3/12,0 м и N-MWT-m2 1,65/6,0 м, которые занесены в табл. 1.
Таблица 1
Расчетные конструктивные, геометрические и силовые характеристики моделей трала ]Ч-М^-т1 3,3/12,0 м и ]Ч-М^-т2 1,65/6,0 м
Модель трала Скорость потока, v (м/с) Сплошность, Fo Площадь ниток и канатов, Fнк (м2) Горизонтальное раскрытие устья трала по гужу, L (м) Вертикальное раскрытие устья трала по гужу, H (м) Коэффициент сопротивления канатно-сетной части трала, О Сопротивление канатно-сетной части трала, Ra (Н)
N-MWT-m1 3,3/12,0 м 2,5 0,06 0,88 2,15 1,6 0,1 290,5
N-MWT-ш2 1,65/6,0 м 2,97 0,06 0,225 1,1 0,8 0,1 107,0
Разрабатываем чертежи моделей разноглубинного трала N-MWT-m1 3,3/12,0 м (рис. 5) и N-MWT-m2 1,65/6,0 м. Оснастка моделей трала подбиралась с учетом масштаба сил, равное CR = 0,354 при масштабе геометрических характеристик Cl = (1/8) / (1/4) = 0,5.
Модель трала 3,3 112.0 м Верх/Низ Бок
5ЙЯЧ
Рис.
5. Канатно-сетные части модели разноглубинного
трала ^МЖТ-т1 3,3/12,0 м
В табл. 2 приводятся расчетные значения масштабов динамического подобия модели трала К-МЖГ-т2 1,65/6,0 м, исходя из данных табл. 1.
Таблица 2
Расчетные значения масштабов динамического подобия тралов модели трала N-MWT-m2 1,65/6,0 м
Масштаб скорости потока с Масштаб сплошности Cfo Масштаб площади ниток и канатов а2 Масштаб горизонтального раскрытия устья трала по гужу С1 Масштаб вертикального раскрытия устья трала по гужу Cl Масштаб коэффициентов сопротивления канатно-сетной части трала Cc Масштаб силы сопротивления канатно-сетной части трала Cr
1,19 1,0 0,256 0,512 0,5 1,0 0,368
Расчетные отклонения 5 значений масштабов рассчитывались по общепринятой методике [8]. Расчетные отклонения 5 значений масштабов динамического подобия модели трала N-MWT-m2 1,65/6,0 м приведем в табл. 3. Таблица 3 Расчетные отклонения 8 значений масштабов динамического подобия модели трала N-MWT-m2 1,65/6,0 м
Отклонение масштаба скорости потока 5cv, % Отклонение масштаба сплошности 5cfo, % Отклонение масштаба площади ниток и канатов 5а2, % Отклонение масштаба горизонтального раскрытия устья трала по гужу 5а, % Отклонение масштаба вертикального раскрытия устья трала по гужу 5а, % Отклонение масштаба коэффициентов сопротивления канатно-сетной части трала 5cc, % Отклонение масштаба силы сопротивления канатно-сетной части трала 5cr, %
0,0 0,0 2,4 2,4 0,0 0,0 4,0
Вывод. Максимальное значение расчетного отклонения масштаба силы сопротивления ка-натно-сетной части трала 5cr составляет 4,0%, а расчетное отклонение масштаба площади ниток и канатов трала 5«2 и расчетное отклонение масштаба горизонтального раскрытия устья трала по гужу 5ci составляют 2,4%. Данные значения расчетных ошибок 5 свидетельствуют о достаточной точности расчетных параметров, которая не менее 96%. При этом ее необходимо сравнить со значениями, которые будут получены на основе экспериментов.
Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ и Правительства Калининградской области в рамках научного проекта № 19-48-390004.
Литература
1. Недоступ А.А. Физическое моделирование орудий и процессов рыболовства: Монография. - Калининград: Изд-во ФГБОУ ВПО «КГТУ», 2012. - 375 с.
2. Недоступ А.А. Механика орудий рыболовства: методические указания к лабораторным работам в гидроканале ЗАО «МариНПО» для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлению 111000.62 - Рыболовство. - Калининград: КГТУ, 2008. - С. 53.
3. Разработка правил физического подобия траловых конструкций при их больших формоизменениях в гидроканале ОАО «МариНПО» - ООО «Фишеринг Сервис» / А.А. Недоступ, А.О. Ражев, Е.Е. Львова, В.В. Макаров, В.В. Сысенко // Сборник материалов IV Нац. науч.-техн. конф. «Инновационное развитие рыбной отрасли в контексте обеспечения продовольственной безопасности Российской Федерации». - Владивосток: Дальрыбвтуз, 2021. - С. 105-109.
4. Недоступ А.А. Методы расчета сетных активных орудий прибрежного и океанического рыболовства. Методы расчета донных и разноглубинных тралов: Монография. - Калининград: Изд-во ФГБОУ ВПО «КГТУ», 2011. - 156 с.
5. Розенштейн М.М., Недоступ А.А. Механика орудий рыболовства. - М.: Моркнига, 2011. - 528 с.
6. Недоступ А.А. Экспериментальная гидромеханика орудий рыболовства. - М.: Моркнига, 2014. - 363 с.
7. Недоступ А.А. Критерии и масштабы динамического подобия физических процессов рыболовства // Известия КГТУ. - № 28. - 2013. - С. 227-235.
8. Вентцель Е.С. Теория вероятностей. - М: Физ.-мат. лит-ра, 1962. - 564 с.
