Исследование переходных режимов прицельного траления

Разноглубинный траловый лов получает в последние годы все большее распространение. Широкому внедрению этого вида промысла способствовало оснащение добывающих судов специальными приборами, дающими возможность вести контроль за глубиной движения трала. В связи с существенным уменьшением запасов рыбы в традиционных районах промысла, а также расширением границ территориальных вод и специальных зон ряда прибрежных государств возросла тенденция к освоению глубоководной части мирового океана, что предполагает дальнейшее развитие и совершенствование разноглубинного тралового лова. Этот вид промысла, по сравнению с традиционным донным траловым ловом, имеет свои особенности, которые заключаются, прежде всего, в пространственном движении трала и косяка рыбы. Пелагический промысел требует умения определять относительные положения трала и ядра косяка в каждый момент времени. Процесс траления сводится к маневрированию судном и тралом с таким расчетом, чтобы вывести устье трала на ядро косяка. Именно такой лов рыбы получил название прицельного траления. Таким образом, прицельное траление есть расчет маневра (или маневров) судном и тралом с целью обловить подвижный косяк. Для осуществления маневра используется раздельное или комбинированное изменение курса траулера, его скорости или длины вытравленного ваера.

В настоящее время, как правило, разноглубинный траловый промысел ведется на стационарных режимах траления. Этот прием заключается в определении на нужный момент времени пространственного положения движущегося косяка с последующим наведением на него устья трала, который к моменту облова уже приходит в установившийся, стационарный режим движения. Однако такой прием далеко не всегда достигает цели, поэтому наиболее опытные промысловики пытаются облавливать косяки рыбы на переходных режимах, когда трал под воздействием каких-либо факторов переводится с одного горизонта на другой. Возможность реализации: такого режима траления связана с необходимостью решения следующих задач: а) по заданному маневру определить пространственную траекторию и закон движения по ней тралаб) по заданным пространственной траектории и закону движения трала определить момент выполнения маневра,.

К настоящему времени в отечественной и зарубежной литературе' ещё нет решений, которые могли бы удовлетворить практические нужды промысла, хотя различные разработки по совершенствованию тактики разноглубинного траления ведутся.

Процессы разноглубинного прицельного траления отличаются скоротечностью. Для выбора того или иного управляющего воздействия на трал с целью наведения его на косяк промысловик располагает чрезвычайно малым временем. Чаще всего он не в состоянии переработать и оценить всю поступающую к нему информацию, что нередко ведет к проловам. Поэтому возникла проблема автоматизации прицельного тралового лова, для чего требуется глубокое исследование нестационарного движения разноглубинного трала в трехмерном пространстве под воздействием возмущающих факторов. Так, например, при изменении тяги винта трал по определенной траектории переходит от одного установившегося горизонта к другому. При этом важно предвидеть не только изменение глубины хода трала (это можно получить из тари-ровочных графиков), но и процесс его горизонтального перемещения, его пространственный путь. В противном случае можно вывести трал я) Заданный маневр есть любое целенаправленное воздействие на систему судно-трал: изменение скорости, курса, длины ваера, или любая комбинация этих воздействий.- на заданный горизонт, когда косяк рыбы будет пройден. Отсюда следует, что успешный промысел в значительной мере зависит от длительности переходных режимов, т. е. от маневренности промыслового комплекса. В данном случае под маневренностью понимается возможность силовой установки обеспечить переход от одной установившейся скорости траления к другой в течение заданного интервала времени. В целом маневренность зависит, главным образом, от соотношения тяги движителя, сопротивлений трала и корпуса судна,' а также сил инерции. Расчеты показывают, что силы инерции соизмеримы с силами сопротивления трала.

Настоящая диссертационная работа является частью исследований по проблеме пространственного движения разноглубинного трала в нестационарном режиме, которые выполняются на факультете «Промышленное рыболовство» КТИРПиХ с 1971 г. Судно и трал рассматриваются как единая система, объединенная гибкой связью — ваером. Благодаря этой связи, неустановившееся движение трала находится под значительным воздействием массы судна, которая в условиях промысла может изменяться в широких пределах. Нестационарное движение самого судна (без трала) рассматривалось многими советскими и зарубежными исследователями. Цель этих исследований сводится, в основном, к определению пути и времени торможения судна для безопасного маневрирования и выбора умеренной (безопасной) скорости движения. Имеются также и некоторые работы, касающиеся нестационарного движения самого трала, однако вопросы движения системы судно-трал, как единого промыслового комплекса, остаются еще неисследованными.

В диссертации рассматриваются основные переходные режимы прицельного траления, когда маневр осуществляется изменением тяги движи' теля: на постоянном курсе траулера, и впервые сделана попытка аналитически обосновать с учетом сил инерции агрегатное сопротивление трала, обеспечивающего заданную маневренность промыслового комплекса судно-трал. t.

В связи с этим возникла необходимость исследовать переходные режимы и найти способы определения параметров, характеризующих движение судна, буксирующего трал, а именно: а) путь при нестационарном движенииб) время переходного процессав) характер изменения пути и скоростиг) возможные ускорения и связанные с ними инерционные силыд) характер изменения действующих сил в процессе переходного режима.

Как показывает практика прицельного траления, именно с этими характеристиками движения судна находится в тесной связи динамика и пространственная траектория разноглубинного трала, а, следовательно, и успех лова.

Диссертационная работа состоит из четырех глав:

В 1-й главе дан обзор развития тралового лова, изложена тактика современного разноглубинного прицельного траления и сформулирована цель исследования.

Во П-й главе рассмотрены и проанализированы работы отечественных и зарубежных авторов, касающиеся раздельного нестационарного движения трала и судна.

Ш-я глава посвящена выбору математической модели и анализу полученных на её основе зависимостей с позиций поставленной задачи, определению эквивалентной тяги винта аналитическим и расчетно-экспериментальным способами:.

В 1У-й главе рассмотрена методика экспериментальных работ, дан сравнительный анализ расчетных и натурных параметров, характеризующих движение судна на различных переходных режимах траления, определены силы, действующие на траулер и орудие лова, и на этой основе показан расчет возможной кривой сопротивления трала. Здесь же изложен способ определения режима работы движителя, когда закон движения суднажбуксирующего трал, задан. к.

В конце работы приводятся выводы, список использованной литературы и приложение.

ГЛАЗА I. ОСОБЕННОСТИ РАЗНОГЛУБИННОГО ТРАЛОВОГО.

ЛОВА.

I.I. Развитие разноглубинного тралового лова.

Начало разноглубинного тралового промысла можно отнести к 40 гг&bdquoСоздание гидроакустических приборов дало возможность вести целенаправленный поиск и обнаружение косяков рыбы в толще воды, что предопределило направление изобретательской мысли на конструирование разноглубинных тралов различных типов.:

В целях подготовки к ведению промысла пелагические тралы, в отличие от донных, стали подвергать тарировке, суть которой состоит в определении глубины их хода в зависимости от длины ваера и скорости траления. Глубина хода определялась либо при помощи трального автографа / 71 /, либо эхолотированием с другого судна, идущего над тралом. В 1956 году советские рыбаки Северного бассейна впервые произвели лов сельди в промышленных масштабах разноглубинным тралом конструкции ПИНРО / 75 /, / 81 /. С тех пор и до настоящего времени разноглубинный траловый лов совершенствуется. Для постройки тралов широкое применение нашли синтетические материалы, что позволило повысить скорости траления при тех же параметрах трала. В шестидесятые годы внедрены распорные траловые устройства с более высоким гидродинамическим качеством, в оснастке тралов нашли применение полимерные материалы. Подводные наблюдения позволили выяснить в некоторой степени взаимодействие трала и объекта лова. Следствием этого явилось создание крупноячей-ных и канатных тралов. В конце шестидесятых годов добывающие суда всех бассейнов стали оснащаться электронными приборами контроля параметров разноглубинного трала, что позволило увеличить на 10% уловы крупнотоннажных траулеров / 78 /. В настоящее время все.

— fe> добывающие суда промыслового флота оснащены разнообразной отечественной и зарубежной электронной аппаратурой, которая позволяет в определенной мере контролировать движение судна, косяка и трала.

Серьезные качественные изменения претерпели и суда промыслового флота. В середине 50-х годов воплощена в жизнь идея известного капитана Мурманского тралового флота К. А. Патона — по заказу СОТ и под наблкдением советских специалистов на верфях ФРГ построен первый в мире большой морозильный рыболовный траулер (БМРТ) с кормовой схемой траления, обладающий высокими техническимихарактеристиками / I /. В настоящее время суда этого класса составляют основное ядро добывающего флота ССОР. В середине 60-х годов вошли в строй промыслово-производственные рефрижераторы (ППР) типа «Грумант» водоизмещением свыше 5000 т, а вскоре после них появились рыбоконсервные траулеры — заводы (РКТЗ) типа «Наталья Ковшова» водоизмещением около 10 000 тЗначительная часть промыслового флота (к 1967 г. было около 250 судов) оборудована винтами регулируемого шага (ВЕЩ), что улучшило маневренность этих судов / 35 /, / 43 /'. Установленные на судах ВРШ позволяют плавно изменять скорость в широких пределах непосредственно с мостика, автоматизировать управление судном, в том числе режимы маневрирования;

Современный крупнотоннажный траулер представляет собою сложнейшее инженерное сооружение, насыщенное разнообразной техникой, и управлять таким судном становится все более сложно-. Прежде, чем выполнить тот или иной маневр, необходимо оценить всю имеющуюся в наличии информацию. Особенно большой поток информации, подлежащий переработке в голове промысловика, наблюдается во время разноглубинного тралового лова. Действительно, необходимо следить за обеспечением навигационной безопасности (гирокомпас, лаг, радиолокатор, радиопеленгатор, эхолот, карта, планшет и пр.), анализировать поступающую информацию от гидролокатора (эхолота), относящуюся к определению элементов движения или залегания косяка, контролировать по приборам положение трала относительно косяка, наконец, поступившую в большом объеме информацию следует в ограниченное время взвесить, оценить, выработать решение, подать команду, соответствующую сложившейся ситуации, а затем проконтролировать и откорректировать результаты управления применительно к изменяющейся промысловой обстановке. Совершенно справедливо отмечается в работе /5/, что между объемом существенно важной информации на промысловом судне и узкими пределами возможностей её обработки существует противоречие. Кроме того, оценить заранее результаты того или иного воздействия на трал крайне затруднительно, в связи с чем значительная часть прицельных тралений оказывается неэффективной. Это объективное обстоятельство, заключающееся в физической невозможности человека должным образом целенаправленно использовать весь поток информации, побуждает ученых и инженеров разных стран к поиску выхода из создавшегося положения. Одним из перспективных решений этой проблемы являются проводимые в СССР и за рубежом исследования, направленные на создание автоматизированного информационно-управляющего промыслово-навигационного комплекса. Этот комплекс должен решать и задачи прицельного траления.

До настоящего времени управление движением разноглубинным тралом производится маневрами судна или изменением длины ваеров. Но уже теперь появились предпосылки к созданию траловой системы, регулируемой силовыми воздействиями её оснастки. Это направление, в свою очередь, также диктует необходимость теоретического исследования движения судна с разноглубинным тралом на нестационарных, переходных режимах траления.

Удельный вес разноглубинного тралового промысла в последние годы возрастает и есть основания полагать, что эта тенденция сохранится. Так, например, по данным С. Б. Гюльбадамова / 22 / ещё в 1968;1969 гг., которые он относит к началу промышленного освоения разноглубинного тралового? промысла,' вылов составил 0,7 — 1,2 млн.'ц при работе этими орудиями лова 40−70 судов (в основном БМРТ и РТМ типа «Атлантик»). В 1973 г. общий вылов достиг 21,2 млн. ц, а в 1974 — около 23 млн. ц, что состазило почти I/Ч общего вылова по стране.

В настоящее время этим прогрессивным методом ведут лов более 600 отечественных судов типа РТМ, БМРТ и ППР и около 150 среднетоннажных траулеров. Этому обстоятельству способствуют многие факторы: качественный рост добывающих судов флота рыбной промышленности, появление поисковой и навигационной электронной аппаратуры с более высокими тактико-техническими характеристиками, совершенствование методов проектирования и постройки тралов и их оснастки, рост мастерства плавсостава.

1.2. Тактика современного разноглубинного прицельного траления.

Промысел всегда начинается с поиска. Рыболовные суда работают обычно в группах (нередко чрезмерно^ больших) и имеют возможность постоянно, обмениваться промысловой информацией, касающейся места, поведения объекта лова и его генерального перемещения, глубины моря, скорости траления и пр. Имея в своем распоряжении эти сведения, суда ложатся на поисковый галс. С помощью приборов горизонтального и вертикального действия обнаруживают косяк, оконтури-вают его, уточняют глубину залегания и наносят на промысловый планшет. Затем выбирают курс, рассчитывают расстояние забега / 61 / и судно* следует в точку постановки трала. При групповом промысле,.

S3 в целях безопасности, флагманом района обычно устанавливаются рекомендованные курсы траления и суда группы обязаны их придерживаться, В точке постановки трала контакт с косяком обычнотеряется, и некоторое время траулер следует к нему по счислению. При постановке трала длина вытравленного ваера выбирается такой, чтобы трал находился на горизонте залегания косяка или несколько выше" Через некоторое время по горизонтальному гидроакустическому тракту получают контакт с косяком, определяют пеленг, дистанцию и глубину его залегания. Заметим, что современные гидролокаторы могут давать значительные ошибки в определяемых направлении и глубине залегания косяка" Эти ошибки — результат субъективного восприятия оператора и малоизвестного гидрологического режима моря. Тем не менее, получив пеленг, идут курсом на косяк, т. е. приводят его на курсовой угол КУ «0°, Этот прием (сближение по кривой погони) применяется чаще всего, т, к, определить с достаточной точностью вектор движения косяка для расчета маневра сближения по прямой оператору обычно не удаетсяКроме того, сближение с косяком по кривой погони предпочтительнее на наш взгляд и по другим соображениям,.

В этой связи целесообразно обратить внимание на выводы В, К. Короткова / /, / 45 /, сделанные на основании подводных наблюдений, о том, что: а) турбулентные шлейфы от распорных досок обладают эффективным концентрирующим действиемб) ооновным рецептором, определяющим относительно кабелей и шлейфов поведение рыб, является зрительное восприятие ими раздражителя,.

В дальнейшем Э. М. Рыкунов / 74 / дал математическое определение геометрических параметров шлейфов в зависимости от гидродинамических характеристик траловой доски, А. Л, Обвинцев указал на основе выполненных наблюдений с батиплана на некоторые закономерности поведения рыб в зоне трала / 58 /. С учетом упомянутых исследований наилучшим вариантом следует признать такой, когда косяку удерживаемый на КУ = 0°, при сближении попадает в пространство между распорными досками. Этот маневр проще выполним при сближении по кривой погони^ Кроме того., в этом случае нет необходимости определять элементы движения косяка.

Итак, допустим, что в момент* времени Tf обнаружен косяк Kt на расстоянии J) K от вибратора гидролокатора В на глубине h (см. рис. 4Л У* Известно также, что трал, идущий на глубине! ьт, находится за кормой судна на расстоянии JDT .

Исходя из анализа поведения рыбы в данной конкретной обстановке и других соображений, вырабатывается решение привести трал на гипотетический горизонт облова h Сточка А^), причем, в момент принятия решения h может отличаться от обнаруженной глубины залегания косяка h. K, что чаще всего и бывает в реальных условиях промысла. Например, А. И. Шевченко / 93 / отмечает, что реакция рыбы на трал может быть весьма различной: иногда трал нужно подводить ниже косяка до 80 м, иногда — по середине косяка или даже выше его. Но чаще всего, отмечает автор, трал подводится на расстояние 20−40 м ниже косяка. Таким образом, за время сближения трала с косяком последний может изменить горизонт движения;

Совершая тот или иной маневр, исходят из следующей гипотезы: за время маневра трал должен изменить свой горизонт движения на глубину й! гт1 Для чего необходимо время лТ — за время, а Т трал пройдет путь в горизонтальном направлении J), косяк изменит глубину. вследствие своего движения и реакции на приближающийся трал на величину 4 А^' В момент времени 7J, когда трал пройдет расстояние J) r JDf JQ^, горизонты движения трала и косяка должны.

Рис. d. d Схема прицельного траления ч быть равны, т. е. krt лкт= hKt (I.I).

В процессе выполнения маневра производится, как правило, коррекция хода трала в зависимости от поступающей при сближении с косяком всё более точной информации. Наиболее достоверно глубина залегания косяка определяется по эхолоту в момент прохождения над ним судна. Но чаще всего глубина эта затем не остается постоянной, если даже ранее косяк был неподвиженЗамечено, что рыба определенным образом реагирует на ультразвук и эта реакция может служить причиной её последующего вертикального перемещения. Когда косяк остается за кормой траулера, гидроакустический контакт с ним обычно нарушается из-за работы движителей. О дальнейшем перемещении косяка судят лишь предположительно, исходя из опыта предыдущих тралений. Весь процесс наведения трала на косяк можно условно разделить на два этапа. На первом, в момент обнаружения косяка и определения его глубины залегания, приближенно, исходя из равенств ?1.1), производится изменение горизонта хода тралана втором, через некоторое время, уточняются положения косяка и производятся коррекции первых маневров. Величина последующих коррекций зависит от результативности предыдущих. В общем случае коррекция должна производиться непрерывно. Этот. факт объясняется, с одной стороны, весьма приближенными сведениями, о поведении облавливаемого объекта и его реакции на внешние, исходящие от судна и трала раздражители, с другой — ошибками наведения.

Проанализируем особенности маневров, ведущих к изменению горизонта хода трала. а) Изменение длины вытравленных ваеров.

Этот прием в настоящее время широко применяется, особенно при необходимости увеличить глубину хода трала, поскольку травление.

— f? ваера лебедкой можно выполнить практически во всем диапазоне скоростей траления" Значительно сложнее уменьшить глубину хода трала, что связано с выборкой ваераМаневр возможен* если лебедка имеея запас мощности, в противном случае приходится уменьшать скорость траления, что не всегда желательноИменно по этим причинам трал стараются удерживать на несколько меньшей глубине, чем это требуется по предварительному расчету, так как заглубить его всегда проще1.

Переход трала с одного горизонта на другой длится некоторое время, в течение которого) он проходит' путь J), Если.

D ^ Лг * Д,, (1.2) то этот маневр приемлем. Исходя из условия (1,2), значение пути J) должно быть заранее известно. Приближенно, без учета изменения скорости судна во время травления или выборки ваера, этот путь в милях выразится как где У — скорость траления, узл;

А Т — время перехода трала с одного горизонта на другой, мин.

Заметим, что при этом маневре в (1,2) изменяется также расстояние JJ7, Чтобы определить J), надо заранее знать величину дТ • Как правило, это время для данного маневра определяется из опыта. б) Изменение скорости движения траулера.

Этот маневр легко выполним в случае необходимости заглубить трал. Но для подъема трала силовая установка судна должна иметь резерв мощности, позволяющий увеличить скорость. Следовательно, если трал для данного типа судна спроектирован, исходя из использования IOO % располагаемой тяги, то маневрировать с таким тралом указанным способом не всегда возможно. Необходимо подчеркнуть, что маневр скоростью, особенно на судне оборудованном ВРШ, осуществляется быстро, плавно и просто, непосредственно с мостика. Судно изменяет скорость движения от до lTz, а трал переходит с горизонта hTf на Ьтг. За время изменения горизонта движения трал проходит путьJ) и, чтобы условие (1.2) выполнялось, необходимо этот путь, заранее оценить. В условиях промысла расчет пути J) при. маневре скоростью представляет определенные трудности, поскольку эта задача не может быть решена приемами элементарной математики. По этой причине величина JD оценивается приближенно, на основе практического опыта. в) Комбинированный маневр

Применяется в случае, когда задача наведения трала на косяк каким-либо одним маневром не решается. При этом маневре, как и при первых двух, необходимо знать (или уметь предвычислять) изменение глубины движения трала и его путь в горизонтальной плоскости. Эта практическая задача наиболее сложная и до сих пор никакого решения не имеет. В промысловых условиях она решается весьма приближенно, исходя из опыта предыдущих подобных маневров.

На современных судах в процессе всех перечисленных маневров имеется возможность наблюдать за положением трала по глубине с помощью приборов. Если становится ясно, что трал переходит на явно нежелаемый горизонт, немедленно вводится соответствующая коррекция, Иначе говоря, в настоящее время трал выводится на заданный горизонт методом последовательных приближений, причем, амплитуда колебаний около этого горизонта тем меньше, чем опытнее оператор, управляющий движением трала.

— 7 У.

Из описанных выше трех маневров наведения трала на косяк выбирается тот, который наиболее изучен промысловиком на практике и приемлем в создавшейся ситуации. Выбор этот, должен быть сделан в считанные секунды, не позднее того момента, когда судно, проходя над косяком, уточнит его глубину эхолотом. Очевидно, что задача эта чрезвычайно сложная и малейший просчет или запоздалое решение неминуемо приводит к пролову. Промысловая статистика / 5 / показывает, что около 40% прицельных тралений являются неэффективными.

Рассмотренные выше наиболее простые варианты решения задач прицельного траления, применяемые в современной промысловой практике, имеют одну особенность: при любом маневре предполагается, что при встрече косяка с тралом последний успевает выйти на заданный горизонт и приобрести стационарный режим движения. Именно этот прием наиболее широко используется на разноглубинном траловом промысле.

Для приближенного расчета элементов маневрирования используют всякого рода графики и таблицы, полученные экспериментальным путем. Однако, как уже отмечалось ранее, можно Си это в отдельных случаях практикуется) обловить косяк, когда трал находится в нестационарном режиме движения, переходя с одного горизонта на другом. Этот прием напоминает поимку сачком насекомого, когда, оценив траекторию его полета, производят управляемый, целенаправленный захват. Чтобы перенести эту аналогию на облов косяка, требуется то же самое, а. именно: а) определить траекторию и скорость движения косякаб) соответствующим управляющим воздействием реализовать такую траекторию трала, чтобы встреча его с косяком была обеспечена. Конечно, эта промысловая задача несравненно сложнее описанной выше и не может быть в полном объеме решена человеком «вручную1*. Поэтому.

2 о встречающиеся эффективные обловы косяков в таком режиме траления следует отнести к случайным. Применяя этот прием в практике прицельного траления, некоторые промысловики — мастера высокого, класса — исходят из интуитивного, а не цифрового решения задачи, и имеют в отдельных случаях высокие производственные показатели. Обычно такой вариант облова скоплений рыбы применяется в ситуациях, когда: а) несколько небольших косяков определенной протяженности имеют различные горизонты залеганияб) отдельные косяки расположены на свалах резко изменяющих.-ся глубин (например, район Лабрадора, отдельные банки Атланти-' ческого хребта и туп.) — в) обнаруженные на небольшом расстоянии косяки имеют значительно отличающийся от хода трала горизонт залегания.

Прицельному тралению всегда сопутствуют и другие задачи, требующие решения.

Так, например, в настоящее время не существует объективной оценки обнаруженного судном косяка рыбы. Используемые понятия «хороший», «плохой», «лучший», «худший» и т. п. исходят из субъективного восприятия оператора и выбор косяка может быть необъективным. Имеющиеся отечественные и зарубежные теоретические разработки определения количественной оценки рыбных скоплений и их классифицирование могут быть положены в основу решения этого вопроса. Так, в работах К. И. Юданова / 102 /, / 103 /, / 104 /" М. ДЛруска-нова и М. Л. Зафермана / 82 /, В. Д. Теслера, З. М. Бердичевского и ВД. Ермольчева / 14 /, / 80 /, И. Л. Калихмана и С. И. Саранчова / 37 /, / 38 /, / 39 / уже имеются предпосылки для проектирования соответствующей аппаратуры*.

До настоящего времени задача определения глубины залегания.

Особую важность при разноглубинном прицельном тралении приобретает задача определения вектора движения ядра косяка. С достаточной для практики точностью она может быть решена лишь путем машинной обработки информации, поступающей от гидролокатора / 61 /. По данным Ю. Б. Юдовича / 103 / скорости косяков могут достигать 6 узлов, т. е. они соизмеримы со скоростью траления. Следует отметить, что большую помощь промыслу могла бы оказать установка на судах гидролокаторов с автоматическим сопровождением цели / 91 /.

Касаясь расчета траектории трала при изменении режима траления, ряд исследователей (В^Е.Ольховский, В-И.Яковлев, Аг.М.-Иванов) считают, что решить эту задачу на ЭЦВМ с учетом воздействия на трал всех факторов хотя в принципе и можно, но время, потребное для этого решения, сводит к нулю практическую ценность результатов / 60 /.

В КТИРПиХ, как уже отмечалось, под руководством А. Л-$ридмана ведутся комплексные исследования по изучению проблемы движения трала и уже имеются некоторые положительные результаты / 21 /, / 31 /, / 56 /, / 67 /.

Для наведения трала на ядро косяка всегда приходится с той или иной точностью оценивать горизонтальную проекцию пути трала при маневре. Однако для задач прицельного траления, когда принимается решение выполнииь маневр скоростью, особую актуальность приобретает не оценка пройденного, а точность предвычисляемого.

2.2. горизонтального пути трала б процессе переходного режима движения. Этот путь оценивается в настоящее время косвенно по пройденному судном расстоянию. Подчеркнем здесь, что даже при одном и том же маневре динамика судна и, следовательно, трала существенно зависят от изменяющейся на промысле загрузки траулера.

Так как работа любого гипотетического автоматизированного вычислительного устройства для решения задач прицельного траления базируется на вводе в него элементов предвычисляемого (прогнозируемого) пути судна и трала, то необходимо найти методы определения параметров их движения на переходных режимах.

1.3. Формулирование цели исследования.

Судно и трал в режиме траления имеют резко отличающиеся гидродинамические характеристики. Например, современный траулер типа «Грумант» имеет водоизмещение Мс более 5000 т и сопротивление корпуса 3J' 10^ н при скорости до 5 узлов. Если он оснащен, допустим, 45-метровым разноглубинным тралом, масса которого с оснасткой тгъ 5−6 т, а сопротивление при той же скорости R (12 * 14)* 10^ н, то удельные сопротивления.

Т D судна и трала ^ = в диапазоне скоростей траления имеют разный порядок величин: для судна О ^ ^ 6z 0,006, для трала О? ^ 2? .

Тем не менее эта система движется как единое целое, а её элементы воздействуют друг на друга. При изменении скорости трал оказывает влияние на судно как тормозное устройство: изменяет его дифферент а, значит, и сопротивление корпуса, влияет на управляемость, предопределяет динамику траулера. С другой стороны, если, например, тягу винта снизить до 0 (маневр «стоп»)" то трал будет переме щаться, в основном, под значительным воздействием массы судна. Элементы же раздельного движения судна и трала (например, при обрыве ваера) существенно отличаются от совместного, поэтому в целях совершенствования тактики прицельного траления требуется" изучение нестационарного движения судна и трала как единой системы, ещё в процессе проектирования.

К настоящему времени создание системы судно-трал традиционно начинается с постройки траулера, обладающего определенной тяго" вой характеристикой, и последующим проектированием трала. Такой подход к решению задачи справедлив для донного траления, при котором трал движется практически в одной плоскости. При разноглубинном же тралении успех лова существенно зависит от маневренности системы судно-трал. Чем подвижнее объект промысла, тем выше должна быть маневренность судна с тралом. Так как нестационарному режиму траления всегда сопутствуют ускорения, то появляются силы инерции, на преодоление которых может расходоваться тяга движителя. Величина сил инерции на переходных режимах траления определяется, в основном, ускорениями и массой судна. Таким образом, если ставится задача спроектировать разноглубинной трал, обеспечивающий заданную маневренность траулера, то необходимо оценить значения всех действующих сил в том числе и инерционных. Для этой цели следует найти способы определения законов движения судна, буксирующего трал, на переходных режимах траления, что позволит получить скорости и ускорения на любой текущий момент времени.

Но успех прицельного траления решает не только достаточная маневренность системы судно-трал. Расчет маневра скоростью для наведения трала на косяк немыслим без своевременного предвычисле-ния горизонтальной и вертикальной проекций пути трала.

Из опыта известно, что продолжительность нестационарного режима движения элементов, составляющих систему! судно-трал, различна: когда судно через некоторое время после изменения режима работы движителя уже приобрело установившуюся скорость" трал ещё продолжает свое нестационарное движение. Поэтому проекцию горизонтального пути трала, когда он переходит с одного горизонта на другой, целесообразно условно представить состоящей из двух частей: первая часть — путь, который проходит трал за время переходного режима судна от начальной до конечной скорости установившегося движениявторая часть — путь проходимый тралом за время, исчисляемое от момента приобретения судном конечной установившейся скорости до момента выхода трала на новый установившийся горизонт. Следует подчеркнуть, что эти части пути трала не равны пути судна, т.к. маневр скоростью сопровождается изменением формы ваера и его горизонтальной проекции. Это различие с увеличением длины ваера возрастает* В то же время сам процесс, изменения формы ваера предопределяется характером нестационарного движения траулера. Кроме того, для успешного облава косяка необходимо знать не только общий путь трала, но и закон его движения по этому пути. При таких условиях становится возможным определение относительного: положения трала в любой момент времени.

Подчеркнем одну особенность упомянутых двух частей горизонтального пути трала".

Если рассматривать конкретный трал, буксируемый при неизмен-, ной длине ваера, то при одном и том же диапазоне изменения скорости судна величина первой части пути трала в значительной мере будет зависеть от водоизмещения, которое в течение промысла может резко изменяться. Так как изменение загрузки судна влечет за собой изменение параметров его движения, то это обстоятельство оказывает влияние на процесс изменения скорости вертикального перемещения трала, и, следовательно, на его общий горизонтальный путь. Поэтому упомянутые части пути есть величины переменные и для определения.

2 5″ траектории трала необходимо уметь их предвы.числять. Таким образом, решение задач прицельного траления сопряжено с исследованием переходных режимов судна, буксирующего трал. В процессе такого исследования необходимо найти способы определения основных переходных параметров, существенных для прицельного траления, когда маневр выполняется изменением тяги движителя (скорости судна) .

В диссертации главное внимание уделено вопросам изучения переходных режимов судна, буксирующего трал, что позволяет приближенно получить параметры, характеризующие первую часть пути трала. Отметим здесь, что вторую часть пути трал проходит со скоростью, равной установившейся скорости судна. Если известно время переходного режима трала с одного горизонта на другой, то общий горизонтальный путь трала (без учета изменения формы ваера) может быть с достаточной точностью рассчитан как где — первая часть пути, который проходит трал за время переходного режима судна *^с от начальной скорости Jft до конечной (установившейся) — аТт- - вторая часть пути трала с установившейся скоростью JC2 — лТг — время переходного режима трала с одного горизонта в начале маневра скоростью) до другого, соответствующего установившейся скорости судна .

Наиболее просто и точно в условиях промысла время /а Т определяется по приборам контроля орудий лова.

Итак, целью настоящей диссертационной работы является разработка методов определения основных параметров, характеризующих движение судна с орудием лова на переходных режимах, и, исходя из этого, расчет действующих сил и обоснование возможного агрегатного сопротивления трала, обеспечивающего заданную маневренность промыслового комплекса судно-трал. г.

5. Результаты исследования позволяют еще в стадии проектиро вашя одащ лова расчетным, путем оцеш1ТЬ элементы маневренности промыслового комплекса по заданному агрегатному сопротивлению трала для конкретного типа судна, либо определить допустимое сопротивление: трала при заданной маневренности промыслового комплекса.

6. Для реализации заданного переходного режима траления разработана методика, позволяющая рассчитать необходимый режим управления движителем: /см. таблицу 4.21 /. Наиболее просто эта задача решается с помощью предложенной аналитической зависимости /4.33/ тяги винта от его технических характеристик, скорости траления и частоты, вращения.

7. В целях повышения безопасности ведения промысла и увеличения за этот счет эффективности добычи, рыбы судами Минрыбхоза разработано по заданию Главгосрыбфяотинспекции СССР «Практическоеруководство для расчета маневренных элементов промыслового комплекса судно-трал', 1 оперативное использование которого уменьшает число аварийных происшествий на 15 — 20/Ь. В основу этого пособия положен разработанный в диссертации расчетно-акспершентальный метод.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

Главные результаты диссертационной работы «Исследование переходных режимовприцельного траления» состоят в следующем-.

1. Показано, что добыча рыбы в открытой части Мирового океана с помощью разноглубинного придельного траления: связана с возрастающей динамичностью промысловых операций, поэтому успех лова все в большей мере, зависит от маневренности промыслового комплекса, судно-трал. Главными характеристиками маневренности при. траловом лове рыбы являются: время переходного процесса, пройденный путь, скорости и ускорения.

2. Для оценки маневренности промыслового комплекса судно—трал, необходимой для успешного лова рыбы на переходных режимах прицельного траления, разработаны аналитический и рас четно-экспериментальный методы, исследования законов движения, позволяющие перейти от качественных к количественны-! характеристикам, маневренности.

3. Установлено, что промысловый комплекс судно-трал будет обладать заданной маневренностью лишь в случае, когда агрегатное сопротивление трала на переходном, режиме не превышает располагаемую тягу за вычетом сил инерции. Дпя этой цели предложена методика практического расчета сил инерции, и доказано, что эти. силы соизмеримы и даже могут превышать суммарную силу сопротивления судна и трала /см. таблицу 4.16 /. Сам. же трал можно считать безынерционным.

4. Разработаны и предложены аналитический и расчетно-экспе-риментальный способы определения эквивалентной тяги движителя, позволяющие получать конечные значения пути и времени в процессе переходных режимов прицельного траления /см. 3.2.1 и 3.2.2 /.