Экспериментальное определение зависимости тягового усилия выборки трала с уловом на палубу судна от параметров системы судно-трал на модели промысловой палубы судов типа ртм-с

УДК 639.2.052.32

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЗАВИСИМОСТИ ТЯГОВОГО УСИЛИЯ ВЫБОРКИ ТРАЛА С УЛОВОМ НА ПАЛУБУ СУДНА ОТ ПАРАМЕТРОВ СИСТЕМЫ СУДНО-ТРАЛ НА МОДЕЛИ ПРОМЫСЛОВОЙ

ПАЛУБЫ СУДОВ ТИПА РТМ-С

А. В. Суконнов, Н. А. Скуратов

EXPERIMENTAL DETERMINATION OF THE DEPENDENCE OF THE PULLING FORCE OF THE TRAWL HAULING WITH THE CATCH ON THE SHIP'S DECK ON THE PARAMETERS OF THE SHIP-TRAWL SYSTEM ON THE MODEL OF THE FISHING DECK OF THE RTM-S TYPE VESSELS

A. V. Sukonnov, N. A. Skuratov

На промысловых судах наблюдается значительная повреждаемость рыбных особей при выборке мешков с уловом. Это связано с большими усилиями при вытягивании, возникающими при слиповом методе подъёма мешков с уловом. Для принятия мер по снижению усилия при выборке, а соответственно, и снижению потери качества улова, были проведены эксперименты на макете промысловой палубы судов типа РТМ-С, выполненном в масштабе 1:50. Экспериментальные исследования позволили провести оценку влияния реальных факторов эксплуатации тралового лова на усилие в вытяжном конце при выборке тралового мешка. При проведении экспериментов были отобраны значимые факторы, учитывающие судовые конструкции, промысловые механизмы и конструкции орудий лова. По результату испытаний получена математическая зависимость тягового усилия в вытяжном конце от исследуемых факторов.

трал, слиповое устройство, математическая зависимость, усилие выборки, факторы, экспериментальная установка

There is a significant damage to fish in the selection of bags with catch on fishing vessels. This is due to great pulling forces that arise when the slip method of raising bags with catch is used. For taking steps to reduce the effort in hauling, and, accordingly, to reduce the loss of catch quality, experiments were carried out on the mockup of the fish deck of vessels of the RTM-S type performed on a scale of 1:50. Experimental studies have made it possible to evaluate the effect of real factors of trawling on the force in the drawing end when a trawl bag is hauled. During the experiments, significant factors have been considered that allow for ship structures, fishing gears and gear designs. Based on the results of the tests, a mathematical dependence of the pulling force in the drawing end on the studied factors has been obtained.

trawl, slip device, mathematical dependence, hauling effort, factors, experimental installation

ВВЕДЕНИЕ

Эффективность работы любой рыбодобывающей единицы (судна, бригады) характеризуется количеством и качеством пойманной рыбы-сырца и ее последующей технологической обработки. На качество уловов влияют продолжительность траления, наполнение мешка, тактика и техника лова, способы выливки, усилие во время выборки и прочие факторы [1]. При этом стоит отдельно упомянуть, что на усилие в вытяжном конце, а как следствие - и на качество улова, во время подъёма мешка с уловом на палубу судна оказывают воздействие форма слипа, угол наклона слипа, скорость траления, сила трения и др.

Исследования показали, что возникают пиковые нагрузки при подъёме тралового мешка из воды на пороге слипа, что приводит к перегрузке лебёдок, порыву мешков, поломке механизмов и одновременно к повреждаемости рыбы [2].

Помимо силовых воздействий, причину повреждаемости можно объяснить и с биологической точки зрения, в частности рыба портится при тралении и подъёме мешка по слипу [3]. Пока траловый мешок с уловом находится в воде, рыба имеет положительную плавучесть, которую обеспечивает ее воздушный пузырь. При подъеме мешка по слипу вода отцеживается и рыба переходит в воздушную среду, где приобретает вес [4]. Верхние слои рыбы начинают давить на нижние и повреждают их. Кроме этого, на рыбу оказывает давление и сеть тралового мешка. Поскольку уловы на больших траулерах составляют 50- 60 т, то совместное действие этих факторов приводит к высокому проценту повреждаемости рыбы - до 30% [5].

ПОСТАНОВКА ЦЕЛИ ИССЛЕДОВАНИЙ

На протяжении нескольких десятков лет ведутся работы по снижению энергозатрат и повреждаемости рыбных особей при работе слиповым методом [6, 7]. Обзор литературы по данному вопросу показал, что имеется множество изобретений и патентов по устройствам и способам выливки, которые пока представляют собой идею и не более того. В частности, для сокращения усилия при выборке предлагается: установка рольгангов по площади слипового настила, выбор рациональной формы слипа, снижающей пиковые нагрузки на вытяжных концах, покрытие антифрикционными составами настила слипа (пенки, смолы и т.д.). Но результатов по данным мероприятиям не получено в силу различных обстоятельств, например, смолы откалывались и повреждали орудие лова, рольганги запутывали сетное полотно при спуске трала, а использование пенок приводило к материальным затратам, связанным с покупкой и большим их расходом.

Однако большая часть промысловых судов работает слиповым методом с частичным или полным поднятием мешка на судно [8, 9], что объясняется конструктивными особенностями данных судов [10]. Для решения вопросов по снижению пиковых нагрузок и повреждаемости рыбы при использовании слипов нами была поставлена задача осуществить исследование процесса подъёма траловых мешков по слипам судов на экспериментальной установке, поскольку невозможно провести натурные исследования на рыболовном траулере из-за их высокой стоимости. Цель исследований состояла в установлении зависимости

тягового усилия выборки трала с уловом на палубу судна от факторов реальных условий эксплуатации траловых систем.

ПОСТАНОВКА И ПРОВЕДЕНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ РАБОТ Для сокращения количества экспериментальных работ, их систематизации и получения математической зависимости нами был использован метод планирования эксперимента. В исследованиях, проводившихся на слипе прямолинейной формы, применялся трёхфакторный эксперимент на двух уровнях.

В качестве значимых были отобраны факторы реальных условий эксплуатации, характеризующие судовые конструкции, промысловые механизмы и конструкции орудий лова:

1. Угол наклона слипа;

2. Угол выхода вытяжного конца;

3. Степень наполнения мешка.

Для каждого из факторов были определены диапазоны их изменений, которые обусловлены возможностями экспериментальной установки: а - угол наклона слипа, изменяется от 10 до 30 град; h - высота подвеса, изменяется в диапазоне от 170 до 600 мм; G - величина, характеризующая вес мешка с имитацией улова, при

«-» 3

постоянной плотности (940 кг/м ) изменяется в диапазоне от 24,5 до 12,25 Н, что принимаем как 100 и 50% степени наполнения мешка соответственно.

Испытания проводились на установке, имеющейся на кафедре промышленного рыболовства, которая представляет собой макет промысловой палубы РТМ-С со слиповым устройством, изготовленный в масштабе 1:50. Установка прошла соответствующие технические регламентные работы и модернизацию в плане обеспечения современной контрольно-измерительной аппаратурой. Она состоит из слипового устройства с возможностью смены угла наклона, ванны с водой, настила промысловой палубы, блока, портала, вытяжной лебёдки.

4 L^-— ( 6 5 / / 9 h

...... I^J^Z. UlJ— 4 S

Рис. 1. Схема установки: 1 - вытяжная лебедка; 2 - блок; 3 - вытяжной конец; 4 - силоизмерительный комплекс MIC 200; 5 - слиповый ролл; 6 - слип; 7 - мешок с уловом; 8 - ванна с водой; 9 - палуба; 10 - пульт управления; а - устройство для изменения

угла наклона слипа Fig. 1. Installation diagram: 1- heaving winch; 2 - block; 3 - drawing end; 4 - force measuring system MIC 200; 5 - slip roll; 6 - slip; 7 - bag with catch; 8 - bath with water; 9 - deck; 10 - control panel; a - device for changing the slope angle of the slip

Измерения усилия в вытяжном конце лебёдки при подъёме мешка с уловом по слипу судна осуществлялись силоизмерительным комплексом «MIC 200», который представляет собой силоизмерительный датчик тензометрического типа и ноутбук. На мониторе силоизмерительного комплекса выводится информация об усилии и графическое отображение процесса.

Экспериментальные данные были сведены в таблицу.

Таблица. Проведение экспериментальных работ

№ п/п Вес тралового мешка G, Н Угол наклона слипа а, град Высота подвеса блока h, мм Вытяжное усилие Тср, Н Погрешность прибора в рабочих условиях эксплуатации, %

1 24,5 30 600 23,7 0,1

2 24,5 30 170 28,9 0,1

3 24,5 10 600 19,5 0,1

4 24,5 10 170 21,9 0,1

5 12,25 10 170 11,1 0,1

6 12,25 10 600 10,2 0,1

7 12,25 30 170 14,3 0,1

8 12,25 30 600 12,5 0,1

Порядок проведения работ.

В соответствии с матрицей экспериментов по каждой из строк были выполнены следующие действия:

1 - установили угол наклона слипа (а);

2 - подготовили траловые мешки (7) и заполнили их полиэтиленовыми гранулами;

3 - заполнили ванну (8) водой;

4 - установили высоту блока (2) в соответствии со строками матрицы на 170 и 600 мм;

5 - вытяжной конец (3) пропустили через блок (2);

6 - подключили силоизмерительный датчик комплекса MIC200 (4) к вытяжному концу и траловому мешку;

7 - с помощью лебедки (1) осуществили выборку мешка (7) по слипу на палубу (9), при этом фиксируя усилие в вытяжном конце;

8 - экспериментальные работы проводили для различных углов наклона слипа в соответствии с таблицей.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИИ В процессе исследований проводились записи силовых диаграмм процесса выборки мешков с уловом. В качестве примера на рис. 2 представлена диаграмма усилия в вытяжном конце при выборке мешка (а=10°), а на рис. 3 (а=30°) при постоянном весе, плотности и угле выхода вытяжного конца, который определялся высотой подвеса блока. На рис. 2 мешок с уловом подошёл к порогу слипа на третьей секунде, а слиповой канавки он достигает на 14-й.

25

20 --

о

15 10

5 0

-5

Усилие в вытяжной пебёдке н

.У t

W 1

J 1

( 2 4 ( ) 1 1 I 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26

Воемя с

Рис. 2. Диаграмма усилия при выборке полного мешка (массой 2,5 кг) на установке с углом наклона слипа 10° и высоте установки блока h=600 мм Fig. 2. Effort diagram for hauling a full bag (2.5 kg weight) on an installation with a slope angle of 10 ° and height h = 600 mm

Анализ полученных диаграмм позволяет сделать следующие выводы: увеличение угла наклона слипа в диапазоне исследований в три раза приводит к уменьшению пиковых нагрузок на 15% при выходе мешка на порог слипа, а увеличение усилия во время прохождения мешка по слиповой канавке - на 20%.

После обработки экспериментальных данных [11], предоставленных в таблице, была получена математическая зависимость усилия в вытяжном конце вытяжной лебёдки (Н) (1) от следующих факторов: угла наклона слипа, высоты подвеса блока, веса тралового мешка.

,

где хь х2, хз - значения веса мешка, угла наклона слипа и выхода вытяжного конца соответственно, записанные в кодированном виде.

О 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24

Время, с -^-

I*

^ **

^__

Рис. 3. Диаграмма усилия при выборке полного мешка (массой 2,5 кг) на установке с углом наклона слипа 30° и высоте установки блока h=600 мм Fig. 3. Effort diagram for hauling a full bag (2.5 kg) on the installation with a slope

angle of 30 ° and height h = 600 mm

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Анализ полученной зависимости показал, что наибольшее влияние на усилие в вытяжном конце имеет вес тралового мешка. Следующим по значимости является угол наклона слипа. А наименьшее воздействие из рассмотренных факторов на прямой слип оказывает угол выхода вытяжного конца.

Сравнение экспериментальных данных и расчётных величин говорит об адекватности полученной зависимости, так как отклонение не превышает 8%. В дальнейшем планируется провести исследования с большим количеством факторов и различными формами слипа.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ЛИТЕРАТУРНЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Рыбная промышленность [Электронный ресурс]. - URL: http://www.booksite.ru/fulltext/1/001/008/098/394.htm (дата обращения: 08.06.2017).

2. Мельников, В. Н. Устройство орудий лова и технология добычи рыбы: учебник по спец. 3115 - Пром. рыболовство / В. Н. Мельников. - Москва: Агропромиздат, 1991. - 383 с.

3. Приемка, транспортировка и хранение. Влияние различных факторов на качество рыбы-сырца [Электронный ресурс]. - URL:

http://ribovodstvo.com/books/item/f00/s00/z0000013/st014.shtml (дата обращения: 05.06.2017).

4. Основные виды промысла [Электронный ресурс]. - URL: http://studbooks.net/1107186/agropromyshlennost/osnovnye_vidy_promysla (дата обращения: 05.06.2017).

5. Лушников, Е. М. Основы морского дела, судовождения и промышленного рыболовства: учебник / Е. М. Лушников, В. О. Рамм, В. П. Шупик. - Москва: Агропромиздат, 1989. - 192 с.

6. Патентный поиск. Поиск патентов и изобретений РФ и СССР [Электронный ресурс]. - URL: http://www.findpatent.ru (дата обращения: 06.07.2017).

7. База патентов СССР [Электронный ресурс]. - URL: http://patents.su (дата обращения: 05.07.2017).

8. Государственный судовой реестр [Электронный ресурс]. - URL: http://www.pasp.ru (дата обращения: 11.06.2017).

9. Флот рыбной промышленности: справочник типовых судов. -3-е изд. - Москва: Транспорт, 1990. - 384 с.

10. Зайчик, К. С. Промысловые устройства морских рыболовных судов / К. С. Зайчик. - Ленинград: Судостроение, 1972. - 232 с.

11. Наумов, В. А. Прикладная математика: учеб. пособие по решению профессиональных задач в среде MathCad / В. А. Наумов. - Калининград: Изд-во ФГБОУ ВПО «КГТУ», 2014. - 144 с.

REFERENCES

1. Rybnaja promyshlennost' [Fish industry]. Available at: http://www.booksite.ru/fulltext/1/001/008/098/394.htm (Accessed 08.06.2017).

2. Mel'nikov V. N. Ustrojstvo orudij lova i tehnologija dobychi ryby [Fishing gear organization and fishing technology]. Moscow, Agropromizdat, 1991, 383 p.

3. Priemka, transportirovka i hranenie. Vlijanie razlichnyh faktorov na kachestvo ryby-syrca [Acceptance, transportation and storage. Influence of various factors on the quality of raw fish]. Available at: http://ribovodstvo.com/books/item/f00/s00/z0000013/st014.shtml (Accessed 05.06.2017).

4. Osnovnye vidy promysla [Main types of fishing]. Available at: http://studbooks.net/1107186/agropromyshlennost/osnovnye_vidy_promysla (Accessed 05.06.2017).

5. Lushnikov E. M. Osnovy morskogo dela, sudovozhdenija i promyshlennogo rybolovstva [Fundamentals of Marine Affairs, Navigation and Industrial Fisheries]. Moscow, Agropromizdat, 1989, 192 p.

6. Patentnyj poisk, poisk patentov i izobretenij RF i SSSR [Patent search, search of patents and inventions of the Russian Federation and the USSR]. Available at: http://www.findpatent.ru (Accessed 06.07.2017).

7. Baza patentov SSSR [USSR Patent Database]. URL: http://patents.su (Accessed 05.07.2017).

8. Gosudarstvennyj sudovoj reestr [National Shipping Register]. Available at: http://www.pasp.ru (Accessed 11.06.2017).

9. Flot rybnoj promyshlennosti: spravochnik tipovyh sudov [Fishing fleet: reference book of standard vessels]. Moscow, Transport, 1990, 384 p.

10. Zajchik K. S. Promyslovye ustrojstva morskih rybolovnyh sudov [Fishing devices of sea fishing vessels]. Leningrad, Sudostroenie, 1972, 232 p.

11. Naumov V. A. Prikladnaja matematika: uchebnoe posobie po resheniju professional'nyh zadach v srede MathCad [Applied mathematics: tutorial on solving professional problems in MathCad]. Kaliningrad, FGBOU VPO «KGTU», 2014, 144 p.

ИНФОРМАЦИЯ ОБ АВТОРАХ

Суконнов Анатолий Владимирович - Калининградский государственный технический университет; кандидат технических наук, доцент кафедры промышленного рыболовства

Sukonnov Anatoly Vladimirovich - Kaliningrad State Technical University;

PhD in Engineering, Associate Professor of the Department of Industrial Fisheries

Скуратов Николай Александрович - Калининградский государственный технический университет; студент 1 -го курса магистратуры факультета промышленного рыболовства; E-mail: snikal@tut.by

Skuratov Nikolay Alexandrovich - Kaliningrad State Technical University; 1st year master degree student in the Faculty of Industrial Fisheries;

E-mail: snikal@tut.by