CC BY
31
2009
Известия ТИНРО
Том 156
УДК 639.2.081.117
А.А. Недоступ*
Калининградский государственный технический университет, 236000, г. Калининград, Советский проспект, 1
ФИЗИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ КРЫЛА СТАВНОГО ПОДВЕСНОГО НЕВОДА
Приводится методика физического моделирования крыла ставного подвесного невода и его элементов (оттяжек и мертвых якорей). Показаны условия подобия крыльев ставных подвесных неводов и их элементов. При физическом моделировании крыльев ставных подвесных неводов необходимо учитывать равенство значений среднего взвешенного гидродинамического качества k = f (Re,Fo,8) ^е — число Рейнольдса, Fo — относительная площадь сети; 8 — характеристика формы крыла). Приведены результаты экспериментов в гидроканале ЗАО "МариНПО" (г. Калининград) с моделью пролета крыла ставного подвесного невода. На основании минимизации абсолютной ошибки отклонения значения геометрического параметра крыла модели 8мот значения натурного крыла 8H (8H-8M^min) получены условия моделирования, при котором масштабные эффекты минимальны.
Ключевые слова: крыло ставного подвесного невода, физическое моделирование, масштабный эффект.
Nedostup A.A. Physical modelling of the wing for set-net // Izv. TINRO. — 2009. — Vol. 156. — P. 300-312.
Physical model is presented of the wing, ropes and anchors for a frame set-net with horizontal, vertical, and inclined ropes and a wing rope. Rules of similarity for the wings and other elements of set-nets are shown. Equality of the values of average weighed hydrodynamical quality k = f(Re,Fo,8) №е — Reynolds' number, Fo — relative area of net; 8 — parameter of the wing shape) should be taken into account for correct modelling.
Experiments with the wing model in the flume tank of MariNPO Ltd. (Kaliningrad) are discussed. The rules of modelling with the minimal scale effects are elaborated on the base of minimization the modelled wing parameter 8M deviation from the full scale wing parameter 8H, and the modelled anchors coefficient of friction ¡¡M deviation from the full scale net anchors coefficient of friction ¡iu, i.e. 8-8„^min and
' H H M
¡iH-^M^min. As the result, the scale effect on linear sizes of the modelled wing was < 2 %, and the scale effect on its force parameters was < 5 %. Method to calculate force and geometric parameters for a pendent set-net and its elements is developed on the base of experimental results.
Key words: wing of set-net, physical modelling, scale effect.
Введение
Учитывая сложность и дороговизну натурных экспериментов со ставными подвесными неводами (НС), особенно в условиях штормовой погоды, которые представляют наибольший интерес для исследования динамических проблем,
* Hedocmyn Александр Алексеевич, кандидат технических наук, заведующий кафедрой, e-mail: [email protected].
актуальными являются модельные эксперименты в специальных установках (гидроканал, опытовый бассейн). Накопленный опыт натурных исследований работы НС показывает, что именно воспроизведение всей сложности условий процесса лова в натуре часто и приводит к ошибкам. Обычно в натуре отсутствует возможность выделить изучаемое явление в чистом виде и многократно повторить опыт при одинаковых условиях. Полученные результаты натурных испытаний часто не поддаются расшифровке ввиду невозможности установить степень влияния большого числа одновременно действующих факторов, в частности таких, как подводные течения и поверхностные течения, волнение моря, состав грунта, ветер и т.п. Постановка экспериментов в натурных условиях сопряжена с большими техническими и организационными трудностями, большой продолжительностью работ (Калиновский, 1948, 1955; Данилов, Фридман, 1981; Akiyama, Arimoto, 2000; Hwang, Shin, 2003; Коваленко, 2005; Lee et al., 2005, 2007; Коваленко и др., 2006). Вместе с тем получаемая информация о форме испытуемого орудия и действующих нагрузках довольно ограничена. Если новое орудие рыболовства или новое приспособление не дает должного эффекта, то обычно никто не может сказать, по какой именно причине и какие следует внести изменения.
Вот почему наряду с проведением натурных экспериментальных исследований работы НС еще в 20-е гг. прошлого века возник интерес к методам физического моделирования орудий рыболовства. Преимущества метода физического моделирования состоят в том, что можно не только производить измерения характеристик орудия рыболовства и потока, в котором оно находится, но и непосредственно наблюдать и фиксировать форму орудия рыболовства и его элементов, недостатки конструкции и ее оснастки, оперативно выявлять технический эффект от тех или иных изобретений, предложений по совершенствованию орудий рыболовства.
Результаты модельных экспериментов могут надежно пересчитываться на натурные условия при наличии правильно обоснованных критериев подобия. Для обоснования критериев подобия можно использовать общие принципы и методы моделирования рыболовных орудий (Фридман, 1981), дополнив их специфическими для рассматриваемого случая соображениями.
Цель настоящей работы состоит в разработке правил и методики физического моделирования крыла ставного подвесного невода.
Материалы и методы
Воспользовавшись анализом размерностей и я-теоремой (Седов, 1954; Эпш-тейн, 1970; Фридман, 1981; Гусман, 1993; Розенштейн, 2000), установим критерии подобия процессов, происходящих в экспериментальных участках крыльев ставных подвесных неводов и их элементов. Составим систему критериев подобия крыла НС и ее элементов: критерии П—П8, П10 выведены А.Л. Фридманом (1981), критерий П9 получен В.А. Беловым (2000), критерии П11-П20 получены автором настоящей статьи, а критерий П21 выведен В.А. Стрекаловым (1989):
А = К;
П. = Мв;
П = ^ ;
9 и; CF
П =_F_
П13 C C2
= 1;
А = а; П3 = Re; П4 = П.; г
П6 = £; П = Sh; Пg: EI = p¿:u 2'
П 0 г. П11 Q = Тгр = 1 ■ П12 = CFd =
C C2 СРгрСи C C2 d E
пм = = j; П15 CC = Cm = 1 П6 C C cde CY* ■
C C2 C C2 Cc
1;
П17 = = 1 П18 = С,= 1; Д9 = С= 1; я20 = С^ = 1;
^Ргр^и
С с
П = С_мСи = 1,
21 сс
где П1 — сплошность сети НС; П2 — углы ориентации элементов НС; П3 — критерий Рейнольдса; П4 — обобщенный критерий Фруда; П5 — критерий Ньютона; П6 — безразмерная величина относительной деформации ниток, подбор и станового каната; П7 — критерий Струхала (при моделировании квазистационарных процессов не учитывается); П8 — критерий изгибной жесткости (Б1 — жесткость подбор (станового каната); рв — плотность воды; I — длина подбор (длина пролета)); П9 — критерий, характеризующий частоту колебаний ниток, подбор и станового каната (й — диаметр ниток, подбор и станового каната, м; f — частота колебаний ниток, подбор и станового каната); П — критерий укрута ниток; П11 — критерий, характеризующий сдвиг грунта (Ст — масштаб сопротивления грунта сдвигу, Ср — масштаб плотности грунта, С,, — масштаб
\ РгР и
скорости); П12 — критерий, характеризующий равную безразмерную силу трения (Ср = Ск — масштаб силы трения мертвого якоря о грунт (держащая сила мертвого якоря), Сс — масштаб связности грунта; СЛе — линейный масштаб мертвого якоря (условный диаметр мертвого якоря)); П — критерий, характеризующий равную безразмерную силу трения (аналогичный критерий с П12), причем Сс^ = ; П14 — критерий удельной нормальной нагрузки на грунт (С — масштаб удельной нормальной нагрузки на грунт); П15 — критерий связности грунта; П16 — критерий, характеризующий форму мертвого якоря, его вес в воде и связность грунта (С, — масштаб объемного веса мертвого якоря в воде); П — критерий упругости грунта ( Се — масштаб модуля упругости грунта); П18 = С^ — масштаб статических коэффициентов трения мертвого якоря о грунт; П19 = С — масштаб динамических коэффициентов трения мертвого якоря о грунт (учитывается в случае моделирования аварийных ситуаций НС (сдвиг мертвых якорей), в настоящей статье не рассматривается); П20 = С^ — масштаб углов внутреннего трения грунта; П21 — критерий динамического подобия (См — масштаб массы; Ct — масштаб времени), учитывается когда моделируются динамические нагрузки со стороны невода, возникающие вследствие совместного действия ветра, волнения моря и течений (в настоящих исследованиях не учитывался в связи с моделированием квазистационарного процесса погружения верхней подборы НС).
Если при физическом моделировании грунт по своим механическим свойствам одинаков у натуры и модели, тогда можно записать (Недоступ, 2008б):
= 1, (1)
С2
сй Е
где Сс = Ск — силовой масштаб НС; Сс — масштаб веса в воде мертвого якоря НС.
Исходя из приведенных критериев, выделим критерии геометрического и силового подобия для крыла НС и его элементов по аналогии (Недоступ, 2008а). Критерии геометрического подобия: сети крыла П1, П2, П6 и П10; подбор П2, П6 и П10; станового каната П2, П6; плава П2, загрузки нижней подборы крыла П2, мертвых якорей П2 и П20. Критерии силового подобия: сети крыла П3-П5 и П7; подбор и станового каната П3-П5 и П7-П9; плава П3-П5 и П7; загрузки нижней подборы крыла П3-П5 и П7; мертвых якорей П3-П5, П7 и П11—П19. Эксперимен-
тально установлены автомодельные области, в пределах которых некоторое изменение ряда основных критериев подобия не оказывает существенного влияния на результаты физического моделирования по ряду параметров, определяющих процесс работы крыла ставного подвесного невода и его элементов по аналогии с моделированием ставных и плавных сетей (Недоступ, 2008а).
По итогам настоящих исследований можно будет сказать, как качественно в совокупности влияют характеристики НС на масштабный эффект. Критерий Струхала П7 и критерий П21 в настоящей работе не рассматриваются, так как исследуется квазистационарный процесс погружения верхней подборы крыла НС. Сдвиг мертвых якорей относительно дна водоема в настоящей работе также не рассматривается.
Запишем основные критерии моделирования крыла НС в индикаторном виде: критерий П1
Ск = 1; (2)
критерий П2
С„ = 1; (3)
критерий Рейнольдса П3
СС / Су= 1; (4)
критерий Ньютона П5
ад / СкСрС2и С2С = 1; (5)
критерий П
критерий П1
С
СЕ1
22 СрС1Си
(6)
С>= 1, (7)
где Сл = йм/йн — масштаб диаметров ниток (йм — диаметр нитки модели сети крыла НС; йн — диаметр нитки натурной сети крыла НС); Су = 1 — масштаб коэффициентов кинематической вязкости воды; Са — масштаб шага ячеи; Ск = сХм / сХн = сум / сун — масштаб гидродинамических коэффициентов сопротивления или подъемной (заглубляющей) силы сети крыла НС; С1 — масштаб линейных размеров НС; Ср — масштаб плотности воды.
Условия выражений (2)—(7) заменим следующими правилами моделирования сетей (Недоступ, 2008а):
кн-км ^ 0; (8) Ан^ 0, (9)
где км — среднее взвешенное значение гидродинамического качества модели крыла НС (в плоскости OXY); кн — среднее взвешенное значение гидродинамического качества натурного крыла НС (в плоскости OXY); Ам — статический коэффициент трения мертвого якоря модели НС; Ан — статический коэффициент трения мертвого якоря натурного НС.
Среднее взвешенное значение гидродинамического качества крыла НС к определяется по формуле (Недоступ, наст. том):
- kF + к F
— 1 к2 'Я! (10)
Fн
где И Н1 = — площадь ниток верхнего участка крыла НС (разноглубинная
сеть); ИН2 = 521пИо — площадь ниток нижнего участка крыла НС (донная сеть); ¥Н = ¥ш + ИН2; 51 — высота верхнего участка крыла; Б2 = 5 - 51 — высота нижнего участка крыла; Ио — сплошность сети; 1п — расстояние между наклонными оттяжками (длина пролета).
Таким образом, при моделировании крыла НС необходимо выполнить условия моделирования формул (8) и (9). По аналогии с правилами моделирований ставных сетей (Недоступ, 2008а) определяют характеристики модели сети крыла НС йм (диаметр нитки), ам (шаг ячеи) и соответствующее им стандартное значение (вес сети в воде), а также иХм (посадочный коэффициент по верхней и нижней подборам) исходя из следующих зависимостей:
р0в = лм/ам (1/ "хмл/1 - "Хм); (11)
Лм =УМ /(имС,), (12)
где Ум — коэффициент кинематической вязкости воды в модельных условиях.
Выполняя критерий подобия выражения (6), подбирают материал подбор крыла НС и станового каната. С учетом условия формулы (5) подбираются значения плавучести верхней подборы крыла НС и оттяжек Qм и вес в воде мертвых якорей Овм и 0Нм, учитывая формулы для расчета соответствующих характеристик (Недоступ, наст. том):
бм = Сябя
= Сквв
вм к вн
Gн = СкОн
нм л нн
(13)
Результаты и их обсуждение
Рассмотрим поэтапно методику моделирования крыла ставного подвесного невода (каркас крыла — наклонные, вертикальные оттяжки и становой канат).
1. Определяем масштаб геометрических характеристик крыла НС:
С* = ^, (14)
где Ьгк — максимальная глубина экспериментальной установки, Ьгк = 5м.
2. Исходя из выражений (11) и (12) определяем йм.
3. Исходя из характеристик экспериментальной установки определяем скорость потока воды и м.
4. Определяем длину модели крыла НС Ьм:
Lм = 1гк — 2' ^ гк, (15)
где 1гк — ширина рабочего участка экспериментальной установки; ^ = 0,4 м — для ЗАО "МариНПО" (Недоступ, 2008а, б).
5. Исходя из критерия П, подбираем шаг ячеи ам модели сети и значения посадочных коэффициентов иХм, иум (иу = 1 — иХ) с учетом выражения (12). Определяем вес в воде выбранной модели сети дм.
6. Подбираем материал подбор крыла, станового каната и оттяжек НС исходя из критерия П8.
7. Рассчитываем характеристики модели крыла НС по алгоритму, приведенному на рис. 1, с учетом характеристик модели сети крыла. С учетом критерия
304
П5 подбираются значения lr значения dE
— CLdEa.
и Q . С учетом масштаба CL подбираются
Рис. 1. Формы натурного пролета крыла НС и его модели при скорости потока воды U H = 0,2 м/с, U м = 0,15 м/с
Fig. 1. The forms of full scale size of a wing of set-net and its model at speed of a stream of water UH = 0.2 m/s, UM = 0.15 m/s
8. Уточняем равенство линейного масштаба:
C — SM
l l H l
SH lom„ L HH lc,
где 1отм — длина наклонной оттяжки модели крыла; 1от — длина наклонной оттяжки натурного крыла (Недоступ и др., 2008); Им — горизонт расположения верхней подборы модели крыла; Ин — горизонт расположения верхней подборы натурного крыла; lc — отклонение верхней подборы модели крыла в горизонтальной плоскости; lc — отклонение верхней подборы натурного крыла в горизонтальной плоскости.
9. Уточняем значения критериев подобия: П—Пъ = idem и П9 = idem.
10. Расчетную модель крыла оснащают плавом QAm и мертвыми якорями, которые имеют вес в воде Gm , GHm , и проводят эксперименты на выбранной установке.
11. Определяем масштабный эффект:
— геометрических характеристик:
Mx —
X
м
CL ' XH
(16)
где Хм — экспериментальная геометрическая характеристика модели крыла НС; Хн — расчетная геометрическая характеристика натурного крыла НС; — силовых характеристик:
MR — Rm
CR ' RH
(17)
где Ям — экспериментальная силовая характеристика модели крыла НС; Ян — расчетная (экспериментальная) силовая характеристика натурного крыла НС.
Для проверки на точность метода расчета характеристик крыла НС в гидроканале ЗАО "МариНПО" (г. Калининград) были проведены эксперименты с образцом пролета крыла НС (Войниканис-Мирский, 1985; Недоступ и др., 2008), характеристики которого приведены в табл. 1. Схема проведения экспериментов с образцом пролета крыла НС приведена на рис. 1. На рис. 2 изображено: 1 — пролет крыла НС; 2 — наклонная оттяжка; 3 — мертвый якорь вертикальной и наклонной оттяжек; 4 — тензодатчики измерительной станции М1С-200; в — угол наклона наклонной оттяжки к горизонтальной плоскости; — угол наклона
вертикальной оттяжки к горизонтальной плоскости; У — глубина места установки; И1 — натяжение в наклонной оттяжке (в дальнейшем расчете — удвоенная величина, так как оттяжек 2); И
натяжение в вертикальной оттяжке (в дальнейшем расчете — удвоенная величина, так как оттяжек 2)
сопротивление верхнего участка крыла НС; Rx2 стка крыла НС.
R, —
xl
сопротивление нижнего уча-
Таблица 1
Конструктивные и силовые характеристики образца пролета крыла НС
Table 1
Constructive and force characteristics of the sample of site of a wing of set-net
м Kw м dH' мм aH' мм ?H' Н QH Н Н GuH, Н dEH, м FoH fhH, м2 1omH' м Vh Материал станового каната
2,0 1,4 1,6 55,0 0,07 2,2+5,5 43,5 43,5 0,3 0,058 0,174 5,3 0,15 Сталь
Примечание. = 0,15 (металл (дно гидроканала) по металлу (тарировочная гиря) в воде); йЕН — условный диаметр "мертвого" якоря натурного крыла НС.
Qa
Рис. 2. Схема проведения экспериментов с образцом крыла НС. Пояснения в тексте
Fig. 2. The scheme of experiments with the sample of a wing of set-net. Explanations ave given in the text
Эксперименты с образцом пролета крыла НС проводились при скоростях потока воды и (0,4; 0,6; 0,8; 1,0 м/с) с различной силой плавучести оснастки верхней подборы QA (2,2; 3,3; 5,5 Н). Для измерения сил натяжения в наклонных И1 (удвоенная величина, так как оттяжек 2) и вертикальных И (удвоенная величина, так как оттяжек 2) оттяжках применялись тензометрическая станция М1С-200 и два тензодатчика (см. рис. 1). Измерения сил натяжения проводились в стационарном режиме (при постоянных значениях скоростей потока воды и). Также снимали значение высоты погружения нижней подборы Н и смещение верхней подборы в горизонтальной плоскости I
На рис. 3 изображена форма образца пролета крыла НС при различных скоростях потока воды в гидроканале. На рис. 4 — места крепления тензодатчи-ков.
На рис. 5 показано крепление наклонных и вертикальных оттяжек к мертвым якорям пролета крыла НС.
На основании опытных данных И1, И силы сопротивления участков крыла НС Ях1, Ях2 и общего сопротивления Ях по формулам:
Яхе = ^ со8Д;
в и у были определены значения
Rx2 = F2 cosY;
Rx = Rxl + Rx2 .
(18)
(19)
(20)
Рис. 3. Форма образца пролета крыла НС: а — при скорости потока воды U = 0,6 м/с (Qa = 5,5 Н); б — при скорости потока воды U = 0,8 м/с (QA = 2,2 Н)
Fig. 3. The form of the sample of size of a wing of set-net: a — at speed of a stream of water U = 0.6 m/s (QA = 5.5 N); б — at speed of a stream of water U = 0.8 m/s (Qa = 2.2 N)
t
а б
Рис. 4. Крепление тензодатчиков: а — крепление к наклонной оттяжке; б — крепление к вертикальной оттяжке
Fig. 4. Fastening of strain gauges: a — strain gauge fastening to an inclined rope; б — strain gauge fastening to a vertical rope
Сравнение результатов расчета характеристик пролета крыла ставного подвесного невода с экспериментальными данными определим по формулам:
^ = - К)/К%; (21)
8Н = (Нг - Н)/Н%; (22)
81с = ( - 1С)/ 1С%, (23)
где Яхг — расчетное значение силы сопротивления участка крыла НС; Иг — расчетное значение глубины погружения верхней подборы крыла НС; 1сг — расчетное значение отклонения верхней подборы НС в горизонтальной плоскости.
Алгоритм расчета силовых и геометрических характеристик крыла НС приведен нами ранее (Недоступ, наст. том). Результаты расчетов, экспериментальные данные и их сравнение (процентное отклонение) показаны в табл. 2.
307
а
Рис. 5. Крепление наклонных и вертикальных оттяжек к мертвым якорям: а — мертвые якоря наклонных оттяжек; б — мертвые якоря вертикальных оттяжек
Fig. 5. Fastening of inclined and vertical ropes to anchors: a — anchors of inclined ropes; б — anchors of vertical ropes
Таблица 2
Сравнение результатов расчета характеристик пролета крыла ставного подвесного невода с экспериментальными данными и их процентное отклонение
Table 2
Comparison of results of calculation of characteristics of size of a wing of set-net with experimental data and their percentage deviation
Qa, н U, м/с Сопротивление участка крыла НС Rx, Н Глубина погружения верхней подборы крыша НС Н, м Отклонение верхней подборы НС в горизонтальной плоскости 1с, м
Расчетное значение Экспериментальное значение Отклонение Sr % Расчетное значение Экспериментальное значение Отклонение Sh % Расчетное значение Экспериментальное значение Отклонение Sic %
0,4 9,4 9,3 1,1 0,58 0,62 6,5 0,360 0,37 2,7
2,2 0,6 15,1 14,8 2,0 0,38 0,43 9,5 0,380 0,39 2,6
0,8 22,4 23,9 6,3 0,27 0,30 10,0 0,390 0,41 4,9
1,0 33,2 34,5 3,8 0,19 0,21 9,5 0,390 0,41 4,9
0,4 11,1 10,9 1,8 0,72 0,78 7,8 0,340 0,35 2,9
3,3 0,6 17,5 16,7 4,8 0,50 0,55 9,1 0,370 0,38 2,7
0,8 25,2 26,4 4,5 0,35 0,39 10,2 0,380 0,39 2,6
1,0 34,5 36,5 5,5 0,27 0,30 10,0 0,385 0,40 3,8
0,4 13,7 13,1 4,6 0,93 1,00 7,0 0,310 0,33 6,1
5,5 0,6 21,4 21,7 1,4 0,65 0,70 7,1 0,350 0,36 2,3
0,8 30,1 32,4 7,1 0,49 0,53 7,5 0,370 0,39 5,1
1,0 39,7 41,1 3,4 0,38 0,42 9,5 0,380 0,40 5,0
На основании данных табл. 2 делаем вывод: метод расчета силовых и геометрических характеристик крыла НС позволяет с 7 %-ной точностью определить сопротивление стенки крыла ставного подвесного невода Ях; с 10 %-ной точностью определить глубину погружения верхней подборы крыла ставного
подвесного невода H; c 6 %-ной точностью определить отклонение верхней подборы НС в горизонтальной плоскости l На основании приведенной выше методики рассмотрим моделирование крыла НС (каркас крыла — наклонные, вертикальные оттяжки и становой канат), с характеристиками, указанными в табл. 3 (натурные данные).
С учетом правил моделирования (2)—(7) были определены масштабы моделирования крыла ставного подвесного невода (табл. 3).
Таблица 3
Масштабы моделирования крыла НС
Table 3
Modelling scales of full scale set-net
Cd C а CU CL CEl C Fo CFh CR CQA CG Cq Ck C ß C p Cv
1,3 1,3 0,763 0,705 0,144 1,0 0,49 0,284 1,0 1,0 1,0 1,0
Эксперименты с моделью пролета крыла НС проходили в гидроканале ЗАО "МариНПО" (Недоступ и др., 2008). Характеристики модели крыла НС приведены в табл. 4.
Таблица 4
Конструктивные и силовые характеристики модели НС
Table 4
Constructive and force characteristics of model of set-net
м 1nM' м dM, мм aM, мм Н QaM, Н GsM' Н GhM, Н dEM, м F oM F HM, м2 l „, omM м Vm Материал станового каната
1,43 1,0 2,1 72,0 0,04 1,56 12,0 12,0 0,16 0,058 0,085 3,7 0,15 Сталь
Примечание. = 0,15 (металл (дно гидроканала) по металлу (тарировочная гиря) в воде); при моделировании принято: QAH = 5,5 Н; йЕМ — условный диаметр "мертвого" якоря модели крыла НС.
На рис. 6 изображены трехмерные зависимости кн = f (Re, F0 = 0,058,5н) и км = f (Re, F0m = 0,058,5М) пролета крыла ставного подвесного невода. В данном примере моделирования крыла ставного подвесного невода (рис. 6) отклонение от натурных значений кн характеристик модели kM, или величина масштабного эффекта по линейным размерам, составляет менее 2 %. Величина масштабного эффекта по силовым характеристикам — не более 8 %. Минимизацией абсолютной ошибки отклонения значения геометрического параметра крыла модели 5М от значения натурного крыла 8Н (5H-5M^min) получены условия моделирования, при котором масштабные эффекты минимальны (5 = I/ H).
Рис. 6. Зависимости к„ = f (Re, F =
„ \ _ i н J \ ' 0н \
= 0,058,5н) и км = f (Re,F0u = 0,058,5,)
Fig. 6. The dependences кн = f (Re, Foh = °,°58A) and км = f (Re, F0u = = 0,058, 5M )
На рис. 1, 7-11 изображены формы натурного пролета крыла НС и его модели при различных скоростях потока воды (см. табл. 1 и 4).
Рис. 7. Формы натурного пролета крыла НС и его модели при скорости потока воды U H = 0,4 м/с, UM = 0,3 м/с
Fig. 7. The forms of full scale size of a wing of set-net and its model at speed of a stream of water U = 0.4 m/s, UM = 0.3 m/s
Y/l0T = 0,34
= 0,46 м/с
Г =0 76 крыло натурного HC
крыло модели HC
—- ~ > X
Рис. 8. Формы натурного пролета крыла НС и его модели при скорости потока воды UH = 0,6 м/с, UM = 0,46 м/с
Fig. 8. The forms of full scale size of a wing of set-net and its model at speed of a stream of water U = 0.6 m/s, UM = 0.46 m/s
vn = o Ы
UH = 0.8 MC
UM = 0.61 м/с
крыло натурного HC
ь рыло модели HC
Рис. 9. Формы натурного пролета крыла НС и его модели при скорости потока воды UH = 0,8 м/с, UM = 0,61 м/с
Fig. 9. The forms of full scale size of a wing of set-net and its model at speed of a stream of water U = 0.8 m/s, UM = 0.61 m/s
-17/от = 0,34 ■
UR = 1,0 м/с
^=0,76
К )ыло модели НС крыло нат урного НС
Рис. 10. Формы натурного пролета крыла НС и его модели при скорости потока воды UH = 1,0 м/с, UM = 0,76 м/с
Fig. 10. The forms of full scale size of a wing of set-net and its model at speed of a stream of water U = 1.0 m/s, UM = 0.76 m/s
. Y/lOT = 0,34
UR =2,0 м/с
си=о .76
крыло нат урного НС
крыло модели НС /
J г*
L ------'-
О 1 2 3 4 5 6
Рис. 11. Формы натурного пролета крыла НС и его модели при скорости потока воды U H = 2,0 м/с, UM = 1,53 м/с
Fig. 11. The forms of full scale size of a wing of set-net and its model at speed of a stream of water UH = 2.0 m/s, UM = 1.53 m/s
В табл. 5 и 6 приведены значения силовых и геометрических характеристик пролета натурного крыла НС и его модели.
Таблица 5
Значения силовых и геометрических характеристик пролета натурного крыла НС
Table 5
The values of force and geometrical characteristics of size of a full scale wing of set-net
UH, Re Sh RxH, F1H, k н
м/ с м м Н Н
0,2 320 1,58 0,070 0,05 6,0 3,0 0,0080
0,4 640 0,90 0,240 0,26 14,2 6,6 0,0140
0,6 960 0,60 0,230 0,44 22,1 10,2 0,0160
0,8 1280 0,47 0,290 0,63 31,0 14,0 0,0160
1,0 1600 0,36 0,300 0,83 41,2 18,5 0,0140
1,2 1920 0,29 0,307 1,10 53,5 23,8 0,0120
1,4 2240 0,23 0,310 1,36 67,9 30,0 0,0106
1,8 2880 0,15 0,313 2,00 104,0 45,2 0,0065
2,0 3200 0,13 0,315 2,50 125,8 54,4 0,0060
Примечание. F — натяжение в двух оттяжках.
Таблица 6
Значения силовых и геометрических характеристик пролета модели крыла НС
Table 6
The values of power and geometrical characteristics of size of model of a wing of set-net
UM, Re lcM, SM RxM, F, 1M км
м/ с м м Н Н
0,15 320 1,11 0,050 0,043 1,7 0,8 0,0078
0,30 641 0,64 0,170 0,260 4,0 1,9 0,0138
0,46 961 0,44 0,190 0,430 6,3 2,9 0,0157
0,61 1282 0,33 0,200 0,610 8,7 4,0 0,0158
0,76 1602 0,26 0,210 0,830 11,7 5,2 0,0139
0,92 1923 0,20 0,215 1,060 15,1 6,7 0,0119
1,07 2243 0,16 0,217 1,350 19,2 8,5 0,0105
1,37 2884 0,10 0,220 2,000 29,5 12,8 0,0073
1,53 3205 0,09 0,220 2,500 35,7 15,4 0,0064
Примечание. F1M — натяжение в двух оттяжках.
Заключение
Таким образом, в статье приведены условия подобия крыльев ставных подвесных неводов и их элементов, а также обоснованы масштабы их физического моделирования и определены конструктивные и силовые характеристики модели пролета крыла НС. Проведенные экспериментальные исследования с моделью пролета крыла ставного подвесного невода в гидроканале ЗАО "МариНПО" по-
зволили определить точность метода расчета. В результате обоснована методика физического моделирования крыльев ставных подвесных неводов и их элементов, причем получены численные значения масштабных эффектов по значению среднего взвешенного гидродинамического качества крыла HC и по характеристике формы крыла. По линейным размерам значение масштабного эффекта составляет менее 2 % . Величина масштабного эффекта по силовым характеристикам — не более S %.
Спи^к литературы
Белов B.A. Гидродинамика нитей, сетей и сетных орудий лова : монография. — Калининград, 2000. — 201 с.
Boйникaниc-Mиpcкий B.H. Рыболовные материалы, сетные и такелажные работы. ^равочник. — М. : Aгропромиздат, 1985. — 184 с.
Гycмaн A.A. Tеория подобия, размерностей, характеристические масштабы : монография / A.A. Гусман, A.A. Зайцев. — М. : Росвузнаук, 1993. — 75 с.
Данилов Ю^., Фридман A^. Моделирование процесса самозатопления подвесного ставного невода // Tр. КШРПиХ. — 1981. — Вып. 95. — C. 50-56.
Калинов^ий B.C. К вопросу о проектировании ставных неводов : дис. ... канд. тех. наук. — Владивосток, 1948. — 154 с.
Калинов^ий B.C. Штормоустойчивые ставные невода. Постройка, установка, эксплуатация : монография. — Владивосток, 1955. — 1 36 с.
Коваленко M.H. ^вершенствование лова лососевых рыб ставными неводами у побережья Камчатки : дис. ... канд. техн. наук. — М. : ВHИРO, 2005. — 154 с.
Коваленко M.H., Лапшин O.M., Гера^мов Ю^. Исследование показателей промыслово-технологических параметров интенсивности и уловистости ставных неводов для лова лососей // C6. тр. Дальрыбвтуза. — Владивосток, 2006. — C. 46-67.
^до^уп A.A. Метод расчета силовых и геометрических характеристик ставных сетей. Физическое и математическое моделирование ставных сетей // Изв. TИHРO. — T. 154. — 2008а. — C. 295-323.
^доступ A.A. Метод расчета силовых и геометрических характеристик плавных сетей. Физическое моделирование плавных сетей // Изв. TOOTO. — 2008б. — T. 155. — C. 280-294.
^доступ A.A., Cеливaнoв C.B., Бахина M.n. Cравнение результатов расчета характеристик участка крыла ставного подвесного невода с модельными испытаниями // Tез. докл. 6-й Междунар. науч. конф. "Инновации в науке и образовании — 2008". — Калининград : КГГУ, 2008. — Ч. 2. — C. 38-41.
^до^уп A.A. Метод расчета силовых и геометрических характеристик крыла ставного подвесного невода // Шст. том.
Розенштейн M.M. Механика орудий промышленного рыболовства : учебник. — Калининград : КГГУ, 2000. — 364 с.
Cедoв Л.И. Методы подобия и размерности в механике : монография. — М. : Гос. изд-во тех. ли-ры, 1954. — 328 с.
^рекалов B.A. Oпределение условий подобия моделирования креплений подвесных ставных и плавучих морских садков // Tез. докл. Всесоюз. отраслевой науч.-техн. конф. "Проектирование и эксплуатация техники промышленного рыболовства". — Калининград : HПO по технике промышленного рыболовства, 1989. — C. 96-99.
Фридман A^. Tеория и проектирование орудий промышленного рыболовства : монография. — М. : Лег. и пищ. пром-сть, 1981. — 327 с.
Эпштейн Л^. Методы теории размерностей и подобия в задачах гидромеханики судов : монография. — Л. : Cудостроение, 1970. — 208 с.
Akiyama S., Arimoto T. Analysis of accumulation performance of differing set-net designs // Fisheries science. — 2000. — № 66. — Р. 78-83.
Hwang B.K., Shin H.O. Analysis on the movement of bag-net in set-net by acoustic telemetry techniques // Fisheries science. — 2003. — № 69. — Р. 300-307.
Lee C.W., Lee G.H., Cha B.J. et al. Physical modeling for underwater flexible systems dynamic simulation // Ocean engineering. — 2005. — № 32. — P. 331-347.
Lee C.W., Lee G.H., Choe M.Y., Lee M.K. Development of a design and simulation tool for the moored underwater flexible system // 12th International Congress of the International Maritime Association of the Mediterranean IMAM 2007. Maritime Industry, Ocean Engineering and Coastal Resources. — L. : Taylor and Francis, 2007. — P. 935-939.
