Россия
УДК 639.2.061 Оборудование рыболовных судов
ББК 472 Рыбное хозяйство
Предложена модель расчета процессов выборки ловушечных крабовых порядков с больших глубин. Проведено моделирование процесса выборки, при равномерном процессе, с использованием узловых соединений при подсоединении ловушек к хребтине. Моделирование процессов выборки, при остановке выборки и включение на максимальную скорость лебедки, показало значительную нагрузку на хребтину с потерей ее прочности. Нагрузки при выборке с больших глубин значительно больше установленной минимальной величины (10 т), чем предусмотрено правилами рыболовства для лебедок. Износ хребтины, с рассчитанными нагрузками на турачки лебедки, согласуются с факторами износа хребтин на практике и выбором на промысле лебедок с усилием 20 тонн.
промысел краба, процесс выборки, износ хребтины, лебедки
В настоящее время развитие глубоководного ярусного ловушечного промысла краба связанно с потребностями освоения глубоководных крабов. Как показала практика проведения торгов по этим видам, они продолжительное время были признаны несостоятельными. Для этого есть ряд причин, связанных с более низкой стоимостью глубоководных крабов, а также с рядом технических проблем, решение которых под силу только нескольким компаниям, проводящим научно-исследовательские работы. Первой компанией лидером в развитие промысла глубоководных крабов в России является АО «Рыболовецкий колхоз «Восток-1». В данной работе представлены результаты, выполненные по хоздоговорной работе ФГБОУ ВО «Дальрыбвтуз» (ХДТ 693/2017) для АО «Рыболовецкий колхоз «Восток-1», и результаты дальнейших совместных работ. Необходимо отметить, что при моделировании процессов выборки ловушечных крабовых порядков с больших глубин, учитывались характеристики рыбопромыслового вооружения судов АО «Рыболовецкий колхоз «Восток-1», в частности, тяговые усилия лебедок равные 20 тоннам.
Управление процессом выборки хребтины осуществляется на судне, посредством изменения его скорости и скорости выборки хребтины, поэтому моделирование процесса выборки ярусных ловушечных крабовых порядков должно осуществляться по следующей схеме: расчет движение хребтины в воздухе; расчет движение хребтины в воде; расчет условия скольжения хребтины по грунту.
При выборке хребтина, на участке её движения в воздухе и в воде, участвует в составном движении, где в переносном движении она набегает на среду со скоростью , которая направлена горизонтально, а скорость выборки
направлена по вектору
. Модель расчета такой системы приведена в работе [1], однако данная модель не учитывает качку, которая существенно влияет на суммарную нагрузку хребтины ловушечного порядка, в отличие от крючкового яруса. При учете качки, во время выборки возникает неравномерность движения (ускорение), которое учитывается через присоединенную массу по формуле:
, (1)
где – коэффициент присоединенной массы;
– плотность воды;
– объем вытесненной воды.
Для хребтины и поводца единичной длины:
, (2)
, (3)
, (4)
где – коэффициент, учитывающий структуру хребтины и поводца, по данным [2]:
– 7-6-прядный;
– 4-прядный;
– 3-прядный.
Формула (2) приведена для случая, когда угол атаки , а формула (3) получена с учетом данных работы [3] для длинной нити, при угле атаке
коэффициент массы
, однако по данным работы [4] для вертикально опускаемого длинного цилиндра
, поэтому, учитывая наличие крученых прядей, расчет
необходимо производить по формуле (3).
Для расчета присоединенной массы ловушки, форма которой совпадает с эллиптическим цилиндром, присоединенную массу найдем по формуле:
, (5)
где – толщина слоя гидробионтов в ловушке;
–
,
– диаметр ловушки.
В случае учета неравномерного движения:
- первое уравнение в системе [1, (1)] примет вид:
; (6)
- в формулах [1, (6)] найдем:
. (7)
Здесь – ускорение, которое находится по известной формуле:
. (8)
Ускорение для случая:
- –
; (9)
- –
, (10)
где – скорость судна,
– скорость выборки.
При моделировании процесса выборки ярусных и ловушечных порядков, расчет по формулам (9, 10) ведется пока ( ), при этом временной интервал
задается с учетом обеспечения необходимой точности расчета и зависит от
, чем
более отлична от нуля, тем
меньше и определяется численным экспериментом.
Расчет характеристик выборки хребтины при равномерном движении приведены на рисунке 1 (1) (скорости выборки и скорость судна 1,94 узл., расстояние между ловушками 35 м), где углы показаны на рисунке 2.
Результаты расчетов показывают, что нагрузки на глубине 2000 м составляют 5 т и более, что позволяет работать с порядком лебедке, и ниже в 2 раза – разрывной нагрузке хребтины (хребтина трехпрядная 30 мм,
13400 кг, материал дайлаин (75% полипропилен, 25% полиэтилен). При этом изменение угла атаки в 15° увеличивает нагрузку до 1 тонны.
В случае, когда на судне остановили выборку для отсоединения ловушки, лебедка включается на максимальную скорость выборки до 1,93 узл., с учетом качки 0,43 м/с (рис. 1 (2)). Как можно заметить, такой режим работы приводит к значительному увеличению нагрузки на хребтину более чем в 2 раза. Если тяговое усилие лебедки ограничено 10 т, то фактическая скорость выборки хребтины, при некоторых параметрах (рис. 1, линия 10 т), упадет.
Рисунок 1. Результаты моделирования: 1 – при равномерном движении; 2 – при остановке/включении выборки (1,13 узл., расстояние между ловушками 50 м)
Figure 1. Simulation results: 1 – with uniform motion; 2 – when the sampling is stopped/turned on (1.13 knots, the distance between the traps is 50 m)
Рисунок 2. Углы подхода хребтины к судну (для рис. 1)
Figure 2. Angles of approach of the ridge to the vessel (for Fig. 1)
Необходимо отметить, что при таком процессе выборки происходит значительный износ хребтины, и уже на глубинах 1100 м нагрузка на хребтину меньше коэффициента запаса 2 (рис. 1, линия 50%) ведет к быстрой деградации хребтины. В ходе моделирования процессов выборки скорость уменьшали до минимальной оптимальной 1,13 узл. (35 м/мин) скорости выборки и увеличении расстояния между ловушками с 35 м до 50 м, расчетные значения нагрузок приведены на рисунке 1 (3).
При промысле глубоководных крабов соединение ловушек с хребтиной осуществляется узлами и позволяет производить равномерный процесс выборки (рис. 1, (1)), снижая нагрузку на хребтину, в отличие от клевантов, при использовании которых происходит процесс остановки и выборки хребтины. Для выборки с больших глубин рабочий орган лебедки выполняется в виде турачки, предел сжатия хребтины для турачки найдем по формуле:
, (7)
где – натяжение набегающей ветви;
– диаметр хребтины;
– диаметр барабана (турачки) лебедки;
– количество шлагов.
При диаметре турачки 600 мм и 7 шлагов, для исключения проскальзывания при выборке порядка, максимальное сжатие хребтины, с учетом натяжения (рис. 1, (1)), составляет 31,33 кг/см2. Испытания хребтины на сжатие, с использованием пресса ЗИМ ПММ-125, показало, что при сжатии происходит частичный разрыв пряди хребтины при 21000 кг (рис. 3), с учетом сжимаемой площади 24 см2 составляет 875 кг/см2, что в 28 раз больше, чем максимальное сжатие на турачке. Поэтому сжатие хребтины на турачке, в основном, изменяет форму хребтины, она становится ближе к цилиндру, а потеря прочности происходит только за счет истирания внешнего слоя (рис. 4).
С учетом расчетных нагрузок (рис. 1) потеря прочности происходит за счет продольной деформации хребтины, таким образом, данные моделирования согласуются с экспериментальными исследования износа и потери прочности хребтин, изложенные в работе [5].
Рисунок 3. Частичный разрыв пряди при сжатии хребтины
Figure 3. Partial rupture of the strand during compression of the spine
Рисунок 4. Истирание и деформация каболок пряди хребтины 1 – внешнее истирание каболок; 2 – деформация внутренних каболок
Figure 4. Abrasion and deformation of the hairpins of the spine strands 1 – external abrasion of the hairpins; 2 – deformation of the internal hairpins
Выбор лебедок АО «Рыболовецкий колхоз «Восток-1», на основе опыта эксплуатации с тяговым усилием в 20 т, подтверждает расчетные значения нагрузок (рис. 1), возникающих при динамической выборке с больших глубин крабовых порядков, хотя в правилах рыболовства для глубоководного промысла допускается наличие лебедок с тяговым усилием не менее 10 тонн. В то же время моделирование процесса выборки с расстояниями между ловушками в 50 м, как работают другие рыболовные компании, позволяет выбирать лебедками с тяговым усилием в 10 т (рис. 1, (3)) и отражает уровень развития этого промысла начала 2000 годов. При этом практика промысла показывает, что оптимальное расстояние между ловушками составляет 34-38 метра.
Добыча глубоководных крабов по уровню нагрузок и требованиям к оборудованию значительно выше, чем при облове других видов крабов. При этом использование турачек на всех видах добычи крабов позволит значительно сократить износ хребтин, вследствие равномерного процесса выборки.
1. Осипов, Е.В. Методика расчета выборки хребтины ярусных порядков. / Е.В. Осипов // Рыбное хозяйство. - 2014. - № 6. - С. 92-95.
2. Белов, В.А. Гидродинамика нитей, сетей и сетных орудий лова. / В.А. Белов. - Калининград: КГТУ, 2000. - 202 с.
3. Robert, W.T., John, H.N. 1973. Anchor-last Deployment procedure For mooring. Project Report For the Ocean science and Technology Division, US Office Of Naval Research N00014-67-A-0369-0007, Project NR083-102.
4. Короткин, А.И. Присоединенные массы судна: Справочник. - / А.И. Короткин. - Л.: Судостроение, 1986. - 312 с.
5. Осипов, Е.В. Совершенствование технологий глубоководного ярусного и ловушечного промысла. / Е.В. Осипов. // Рыбное хозяйство. - 2018. - № 3. - С. 90-93.
