Совершенствование анализа и обоснования показателей лова разноглубинными тралами

УДК 639.2.081.117

В. Н. Мельников, Соху Захари, Чам Леопольд

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ АНАЛИЗА И ОБОСНОВАНИЯ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ЛОВА РАЗНОГЛУБИННЫМИ ТРАЛАМИ

Разноглубинный траловый лов преобладает в рыболовстве многих стран мира, в том числе России. Перспективно его применение в странах Африки, в государстве Бенин.

Позднее появление лова разноглубинными тралами обусловлено сложностью их конструкции, большими размерами, проблемами движения на определенном горизонте в раскрытом виде в толще воды, необходимостью наведения на облавливаемые скопления.

Соответственно, применение тралов в толще воды стало возможным только после появления гидроакустической аппаратуры, крупных промысловых судов, прочных и износостойких рыболовных материалов, развития механики рыболовных орудий и средств механизации лова.

Анализу и обоснованию параметров разноглубинного тралового лова посвящено большое количество исследований. Отличительной особенностью многих работ до 70-80-х гг. XX в. является разработка теории тралового лова преимущественно на основе механики рыболовных орудий и проектирования тралов, как и других орудий лова в то время, по прототипу [1].

При этом в основном определяли действующие на элементы известной траловой системы силы, форму и рабочие размеры сетных и веревочно-канатных элементов под действием этих сил.

Проектирование тралов в этих работах рассматривается как выбор прототипа и внесение в него несущественных изменений, которые связаны в основном с результатами прочностных расчетов, общих тенденций совершенствования конструкции разноглубинных тралов и их отдельных элементов.

По существу, проектирование тралов по прототипу сводится к поверочному расчету, в результате которого подтверждается прочность конструкции и, как у прототипа, сопротивление, горизонтальное и вертикальное раскрытие при заданной скорости траления.

Разновидностью первоначального варианта проектирования по прототипу является использование при проектировании положений теории подобия и моделирования. В отличие от первоначального варианта, в этом случае по прототипу проектируют траловые системы не только тех же основных параметров, но и других параметров, предназначенные для работы судов различных видов и размеров.

Проектирование по прототипу недостаточно и неявно учитывает поведение и распределение объекта лова, условия внешней среды в водоёме. Очевидно, соответствие параметров орудий лова особенностям объекта лова при проектировании по прототипу подтверждается лишь более или менее приемлемыми результатами лова.

Кроме того, такое проектирование не позволяет хотя бы приближённо оценить степень оптимальности спроектированного орудия лова. Проектирование орудий лова по прототипу оправдано при отсутствии достоверных данных об объекте лова, условиях и сравнительной эффективности лова.

Теоретически, проектирование по прототипу с применением теории подобия и размерностей с изменением некоторых параметров траловой системы неправомерно, т. к. моделирует один элемент системы лова, а два других (объект лова и условия внешней среды) остаются без изменения. Изменением линейных размеров и скорости перемещения траловой системы-прототипа можно значительно снизить качество орудия лова.

Важно, что методы теории подобия и размерностей правомерно получили широкое распространение при испытаниях моделей тралов, например, в опытовых бассейнах. Такие испытания служат в основном для доработки конструкций тралов, часто с учетом формы, размеров и прочностных характеристик оболочки, оснастки и остропки тралов.

Одновременно с методами проектирования тралов по прототипу предпринимались попытки разрабатывать аналитические модели лова [2]. В таких моделях улов, или производительность лова, определен с учетом параметров устья трала, скорости траления и некоторых коэффициентов. Последние в обобщенном виде учитывают особенности объекта лова и условий лова. Обобщенные коэффициенты обычно не имеют промыслово-биологического смысла, и их не всегда можно определить экспериментальными и теоретическими методами.

По этим причинам аналитические модели в основном пригодны для приближенной оценки влияния параметров лова тралами на результаты лова.

Развитием этого метода исследования тралов является вероятностная оценка в расчетах величины улова, концентрации рыбы, скорости траления, дальности реакции на элементы трала, т. е. применение вероятностных методов исследования.

С развитием наблюдений за поведением рыбы с помощью технических средств получили широкое распространение эмпирические методы анализа и обоснования показателей тралового лова [3, 4]. Наибольшее развитие эмпирические методы исследований получили в работах В. К. Короткова. В этом случае по экспериментальным данным строят эмпирические зависимости улова или производительности лова от параметров устья трала, скорости траления, показателей оснастки и остропки трала. Иногда по результатам экспериментов и наблюдений предлагают вносить некоторые изменения в конструкцию тралов без разработки соответствующих эмпирических моделей.

Такие методы, по мере развития средств наблюдений за поведением и распределением объекта лова, также будут развиваться, особенно при освоении новых районов и объектов лова.

Получили некоторое распространение методы анализа и обоснования лова тралами, основанные на изучении геометрии устья трала, размеров и формы облавливаемых скоплений [4]. Характерно, что в соответствии с этими методами в качестве обловленного пространства водоема предложено использовать не только обловленный объем водоема, но и обловленный объем скопления.

Эти методы позволяют получить данные о влиянии параметров устья трала и скопления на обловленное пространство водоема и результаты лова без учета поведения объекта лова. Они способствуют также оптимизации параметров устья тралов и скорости траления при облове скоплений рыбы в виде слоя рыбы и косяков ограниченной высоты и ширины.

В механике рыболовных орудий лова длительное время использовали классические методы, основанные на детерминированном подходе к оценке эксплуатационных нагрузок и разрушающих нагрузок и напряжений [5]. Однако такой подход дает удовлетворительные результаты при относительно стабильных нагрузках и напряжениях. Кроме того, для орудий лова, в том числе тралов, характерны не только статические нагрузки, но и различного рода нестационарные нагрузки, в том числе динамические. При действии таких нагрузок в современной науке используют вероятностные методы и методы прочностной надежности. С учетом особенностей орудий лова эти методы рассмотрены в известной монографии В. Н. Мельникова [6]. Многочисленные примеры, рассмотренные в этой книге, в том числе на примере тралового лова, свидетельствуют о том, что применение методов прочностной надежности при проектировании тралов позволяет существенно повысить качество и надежность орудий лова.

Накопление данных о рецепции, ориентации, поведении и распределении рыб, условиях лова, разработка биологических и биотехнических основ управления объектом лова способствовали созданию теории тралового лова и проектирования траловых систем на биотехнической основе [4, 7-9].

При таком подходе анализ процесса лова и проектирование орудий лова базируется прежде всего на данных об объекте лова и условиях внешней среды.

Все основные параметры тралов и режим их работы при биотехническом подходе определяют через показатели рецепции, ориентации, поведения и распределения объекта лова. При этом некоторые показатели лова находят с учетом гидромеханики рыболовных орудий, из эксплуатационных и других соображений. Такие показатели выполняют в основном роль ограничений тех значений параметров, которые определяют при биотехническом обосновании.

В основу проектирования тралов положены различные варианты общей математической модели лова разноглубинными тралами. Модель увязывает производительность лова с основными техническими, биологическими факторами и служит прежде всего для оптимизации горизонтального и вертикального раскрытия тралов, скорости траления.

На биотехнической основе рассчитывают показатели оболочки передней части трала, размер ячеи и ряд других показателей тралового мешка, оптимальную видимость элементов трала, характеристику физических средств интенсификации лова. Выражения для оценки этих показателей также могут входить в общую математическую модель лова, или их определяют с помощью вспомогательных моделей лова.

Такие показатели, как толщина верёвочно-канатных элементов, параметры оснастки верхней и нижней подборы, грузов-углубителей, распорных траловых досок и т. д., как и ранее, определяют методами механики рыболовных орудий. Однако для определения многих из этих показателей предложено использовать не давно известные детерминированные методы механики рыболовных орудий, а методы прочностной надежности.

Некоторые показатели (способы соединения трала с кабелями, присоединения траловых досок к кабелям и ваерам, способы соединения частей и элементов трала, некоторые особенности структуры оболочки передней части трала, конструкции тралового мешка и т. д.) принимают на основе анализа тралов-аналогов, правил регулирования рыболовства, конвенционных соглашений и т. д.

Оболочку трала строят из условия получения необходимых значений горизонтального и вертикального раскрытия трала, рациональной формы оболочки и нагрузок на ее элементы.

При проектировании тралов на биотехнической основе рассматривают несколько вариантов трала, учитывая, что в пределах расчетных районов и сроков промысла обычно изменяются условия внешней среды, поведение и распределение объекта лова, его видовой и размерный состав. Следовательно, неодинаковы и оптимальные значения основных параметров лова. Проектирование на биотехнической основе позволяет анализировать эти варианты тралов, сравнивая их по производительности, надежности и другим показателям, и, при необходимости, унифицировать варианты.

Важной особенностью методики на биотехнической основе является регламентация и реализация при проектировании показателей назначения, надежности, технологичности и других показателей качества тралов.

При проектировании по этой методике использован системный подход, когда объект лова, внешняя среда и технические средства добычи рыбы рассматривают как элементы системы управления ловом. Методика предусматривает использование при проектировании системы уравнений, связывающих биологические, океанологические и технические факторы. Решение этой системы требует использования ЭВМ и обеспечивает выбор оптимального варианта из большого числа расчётных вариантов. Вот почему предложенный свыше 30-ти лет назад метод биотехнического обоснования орудий лова является одной из реализаций системного автоматизированного проектирования орудий лова (САПР орудий лова).

Важно, что методика может быть использована не только для проектирования тралов, но и оптимизации параметров тралов, режима их работы в каждом тралении, выбора типоразмера промыслового судна, автоматизации лова, производительности технологического оборудования, разработки графиков режима работы судна и т. д. [6, 8, 9].

Заключение

Сравнительная оценка методов проектирования разноглубинных тралов позволила оценить их достоинства и недостатки, область применения, установить, что метод проектирования тралов на биотехнической основе имеет существенные преимущества перед другими методами.

СПИСОК ЛИТЕРА ТУРЫ

1. Фридман А. Л. Теория и проектирование орудий промышленного рыболовства. - М.: Легкая и пищ. пром-сть, 1981. - 328 с.

2. Ионас В. А. Производительность трала. - М.: Пищепромиздат, 1967. - 50 с.

3. Коротков В. К., Кузьмина А. С. Трал, поведение объекта лова и наблюдение за ним. - М.: Пищ.

пром-сть, 1972. - 269 с.

4. Мельников В. Н. Биотехническое обоснование показателей орудий и способов промышленного рыболовства. - М.: Пищ. пром-сть, 1979. - 375 с.

5. Фридман А. Л., Розенштейн М. М. Лукашов В. Н. Проектирование и испытание тралов. - М.: Пищ. пром-сть, 1973. - 264 с.

6. Мельников В. Н. Качество, надежность и работоспособность орудий промышленного рыболовства. -М.: Легкая и пищ. пром-сть, 1982. - 264 с.

7. Мельников В. Н. Биофизические основы промышленного рыболовства. - М.: Пищ. пром-сть, 1973. - 392 с.

8. Мельников В. Н. Основы управления объектом лова. - М.: Пищ. пром-сть, 1975. - 358 с.

9. Мельников В. Н. Устройство орудий лова и технология добычи рыбы. - М.: Агропромиздат, 1991. - 384 с.

Статья поступила в редакцию 15.02.2008

PERFECTION OF THE ANALYSIS AND SUBSTANTIATION OF INDICES OF FISHERY WITH MIDWATER TRAWLS

V. N. Melnikov, Sokhou Zakhari, Cham Leopold

The basic methods for projection of mid-water trawls are examined, their advantages, disadvantages and the area of application are determined. It is shown that the most perspective and general method is the method of trawl projection on the biotechnical basis with the mathematical modeling of the main fishery processes.

Key words: mid-water trawl, analysis, projection methods.

S5