Россия
Россия
Россия
УДК 639.2.081.11 Сети и сетевой лов
ББК 472 Рыбное хозяйство
Исследованы разные по диаметру и производителю крученые нитки из полиэтилена и капрона, выявлены зависимости износа от различной компоновки. Приведенные экспериментальные данные и полученные формулы позволяют осуществлять четкий расчет для подбора соответствующих диаметра и структуры полиэтиленовых ниток при замене капроновых. Также показан подход к принципам компоновки полиэтиленовых ниток для производства узловых делей, обладающих максимальными прочностными и износостойкими характеристиками.
крученые нитки, полиэтилен, капрон, дели, прочность в узлах, остаточная прочность при истирании
В работе обобщены данные исследований различных структур ниток из полиамида (капрон) и полиэтилена. Капрон в отечественном рыболовстве используется достаточно давно, а полиэтилен широкое применение получил в 90-ых годах прошлого столетия и сегодня уже значительно заменил капрон. Однако принципы замены одних материалов на другие, системность этого процесса остаются открытыми. Это определяет актуальность данной работы, в которой предлагается оценка принципа замены материалов.
Для исследований использовались (табл. 1):
- капроновые нитки 187 текс ×9 (d=1,95 мм) (К1 – ООО «Морское снабжение» п. Девятый вал; К2 – ООО «Фабрика орудий лова» п. Подъяпольск), имеющие первичные нити (К1 – ООО «КурскХимволокно»; К2 – ПАО «КуйбышевАзот»);
- полиэтиленовые нитки: П1 – d=2,1 мм; П2 – d=2,7 мм; П3 – d=3,1 мм; П4 – d=1,8 мм; П5 – d=2,7 мм, где образцы П1 – П3 имеют первичную нить d=0,24 мм, а образцы П4 и П5 первичную нить d=0,2 мм.
Таблица 1. Данные исследуемых ниток / Table 1. Data of the studied threads
|
№ |
Образец |
Предварительная крутка (пряди), кр/м |
Окончательная крутка (нитки), кр/м |
Разрывная, Н |
|
1 |
ТУ 15-08-31-89 |
240±20 |
130±20 |
971,19 |
|
2 |
К1 |
197,2±0,9 |
101,55±4,25 |
1037,8±8,53 |
|
3 |
К2 |
203,1±1,82 |
103,6±3,2 |
1039,37±7,65 |
|
4 |
П1 |
190,5±3,2 |
110±3 |
439,83±1,26 |
|
5 |
П2 |
194,8±0,53 |
73,6±4 |
1206,45±17,95 |
|
6 |
П3 |
171,7±2,04 |
86,2±2,7 |
1722,16±20,79 |
|
7 |
П4 |
157,8±6,48 |
100,2±5,7 |
250,66±4,59 |
|
8 |
П5 |
87,86±1,15 |
69,6±0,26 |
899,94±9,482 |
Исследование на истирание проводилось по методике: бралось по 5 экземпляров ниток каждого производителя и определялось количество циклов до полного истирания, затем рассчитывалось количество циклов для нитки каждого производителя при 25%, 50%, 75% истирания [1]. Исследования разрыва ниток в шкотовом узле проводилось при креплении каждой пары ниток в противоположные зажимы, в соответствие с ISO 1805:2006.
На рисунке 1 приведены данные по истиранию капроновых ниток (толщина первичных нитей одинаковая), из которой следует – причиной различия в истирании является разница в крутке ниток, чем сильнее крутка (больше крутка – первичная), тем больше сила натяжения на крайних нитях [2; 3], и при соприкосновении с абразивом они разрушаются быстрее, что более заметно при 50% истирании, а при 75% истирании проявляется эффект повышенной массы нитки К2 (за счет большей первичной и вторичной крутки). Если посмотреть на исследование полиэтиленовых ниток, то там наблюдается такой же эффект, однако на повышение истирания влияет и окончательная крутка (рис. 1), при этом образцы П2 и П3, уже при 25% истирании, имеют разрывную нагрузку меньше 50% от первоначальной, что не согласуется с работой капроновых ниток (рис. 1). Наиболее интересным образцом является П4, у которого при 75% износа прочность остается более 50%, что связано со структурой и круткой нитки, которые обеспечивают расположение первичной нити вдоль оси нитки (рис. 2), обеспечивая высокую устойчивость при истирании, в то же время большая предварительная крутка (крутка прядей) у П3 и П2 создает хаотизацию расположения первичных нитей в структуре и контакт под разными углами к абразиву, снижая агрегатную устойчивость к истиранию (рис. 2).
Рисунок 1. Диаграммы истирания ниток [3; 4]
Figure 1. Diagrams of thread abrasion [3; 4]
Рисунок 2. Фотография двух образцов ниток П2 и П4
Figure 2. Photo of two samples of threads П2 and П4
Рассмотрим прочность ниток в узлах (Н):
- в шкотовом узле: К1 – 1231,9±54,6 (118,7 %); К2 – 1201,2±63,47 (115,57%); П1 – 652,88±22,18 (148,4%); П2 – 1354,16 ±36,37 (112,24%); П3 – 1786,96±117,06 (117,06%); П4 – 418,33±1,35 (166,89%); П5 – 1543,01±13,97 (171,45%);
- в обычном узле для капроновых ниток он равен 50%, а для полиэтиленовых (Н): П1 – 355,79±1,53 (80,9%); П2 – 607,48±19,97 (50,35%); П3 – 889,48±32,86 (51,64%); П4 – 232,79±6,48 (92,86%); П5 – 739,91±15,28 (82,86%).
Прочностные характеристики в узлах полиэтиленовых ниток зависят от их структуры и крутки, как предварительной (круткой пряди), так и окончательной (круткой нитки). Эту зависимость можно было наблюдать и у капроновых ниток, однако если им придать такую же структуру и крутку как образец П4, то такая нитка распушится при эксплуатации, в то время как полиэтиленовая сохранит форму.
Как показывают исследования [1-4] и, приведенные выше результаты экспериментов, для процессов истирания и разрывов в узлах зона контактного напряжения должна быть больше, а первичные нити по длине нитки должны находится под меньшим углом к вектору прилагаемой нагрузки, что соответствует образцу П4. Если сравнивать два образца П2 и П4, то у П2 хаотизация расположения первичных нитей (рис. 2) снижает зону контактного напряжения в узле, а у П4 – первичные нити в узле образуют большую зону контактного напряжения, при этом располагаясь вдоль области зажима.
В орудиях рыболовства и сооружениях аквакультуры используются узловые дели, поэтому, при переходе с полиамидного материала на полиэтилен, важным параметром является прочность в узле. Тогда при изготовлении изделий из полиэтиленовых ниток необходимо брать диаметр нитки с разрывной нагрузкой 
при соотношении с капроновой ниткой 
, (1)
где 
, 
– коэффициент потери прочности капроновых и полиэтиленовых ниток в узле.
Для образцов П1 и П3 существует линейная зависимость диаметра нити 
от разрывной нагрузки
. (2)
Если изготавливать полиэтиленовые нити с учетом компоновки как у образца П4, то 
, для капроновых ниток коэффициент потери прочности в узле примем 
. Тогда, для замены капроновых ниток К1 и К2 с диаметром нитки 1,9 мм, используя (1) и (2), диаметр полиэтиленовой нитки составит 
диаметр полиэтиленовой нитки составит
Если исследуемые дели работают в режимах, где присутствует процесс истирания, то при 25% износа потеря прочности для капрона составляет 
=0,56 (рис. 1, К1), а у полиэтилена 
=0,79 (рис. 1, П4), таким образом, найдем:
. (3)
Заменяя капроновый образец К1 на полиэтиленовый П4, по критерию стойкости к истиранию, используя (3) и (2), получим диаметр полиэтиленовой нитки, который составит
Таким образом, в настоящее время переход на использование полиэтиленовых ниток в рыболовстве и аквакультуре вполне оправдан, тем более что полиэтиленовые нитки практически не подвержены обрастанию. Приведенные экспериментальные данные и полученные формулы позволяют осуществлять четкий расчет для подбора соответствующих диаметра и структуры полиэтиленовых ниток при замене капроновых. Также показан подход к принципам компоновки полиэтиленовых ниток для производства узловых делей, обладающих максимальными прочностными и износостойкими характеристиками.
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Вклад в работу авторов: Е.В. Осипов – идея работы, подготовка введения, заключения, сбор и анализ данных, окончательная проверка статьи; П.А. Бородин – сбор и анализ данных, подготовка статьи; Д.А. Пилипчук – сбор и анализ данных, подготовка статьи.
The authors declare that there is no conflict of interest.
Contribution to the work of the authors: E.V. Osipov – the idea of the work, preparation of the introduction, conclusion, data collection and analysis, final verification of the article; P.A. Borodin – data collection and analysis, preparation of the article; D.A. Pilipchuk – data collection and analysis, preparation of the article.
1. Ломакина Л.М. Технология постройки орудий лова. М.: Легкая и пищевая промышленность, 1984 - 208 с.
2. Осипов Е.В. Исследование процессов износа капроновых ниток как комплекса взаимосвязанных эксплуатационных параметров. / Е.В. Осипов, Д.А. Пилипчук // Рыбное хозяйство. - 2020. - № 5. - С. 97-100.
3. Осипов Е.В. Исследование синтетических нитей с учетом узловых соединений / Е.В. Осипов, Д.А. Пилипчук // Научно-практические вопросы регулирования рыболовства: материалы нац. науч.-техн. конф. - Владивосток: Дальрыбвтуз, 2019. - С. 46-48.
4. Осипов Е.В. Исследование износа полиэтиленовых крученых ниток / Е.В. Осипов, Д.А. Пилипчук, П.А. Бородин // Материалы IV Нац. науч.-техн. конф. «Инновационное развитие рыбной отрасли в контексте обеспечения продовольственной безопасности Российской Федерации»: Владивосток: Дальрыбвтуз, 2021. - С. 116-120.
