Методика проектирования гибкого распорного устройства для горизонтального раскрытия тралов Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

УДК 639.2.081

Е.В. Осипов, А.Н. Бойцов, В.В. Кудакаев

Дальневосточный государственный технический рыбохозяйственный университет,

690087, г. Владивосток, ул. Луговая, 52б

МЕТОДИКА ПРОЕКТИРОВАНИЯ ГИБКОГО РАСПОРНОГО УСТРОЙСТВА ДЛЯ ГОРИЗОНТАЛЬНОГО РАСКРЫТИЯ ТРАЛОВ

Предлагается методика проектирования гибкого распорного устройства для горизонтального раскрытия тралов при соотношении гидродинамических сил траловой доски и гибкого распорного устройства.

Ключевые слова: методика проектирования, гибкое распорное устройство, траловая система.

E.V. Osipov, А-N. Boicov, V.V. Kudakaev TECHNIQUE OF DESIGNING FLEXIBLE OTTER DEVICES FOR HORIZONTAL DISCLOSING OF TRAWLS

In work the technique of designing flexible otter devices for horizontal disclosing of trawls is offered at a parity of hydrodynamic forces of a trawling board and ГРУ.

Key words: а designing technique, flexible otter device, trawling system.

Введение

Гибкие распорные устройства (ГРУ) для горизонтального раскрытия тралов пока не получили широкого развития в рыболовстве, что связано с отсутствием методик их проектирования. Начиная с 80-х гг. прошлого века, проводились научные и опытноконструкторские работы (НИОКР) в этой области под руководством А.Н. Бойцова и исследования гидродинамических характеристик [1].

Объекты и методы исследований

Анализ работы [1] позволил выявить следующие особенности ГРУ (рис. 1):

- ГРУ представляет собой безмоментную мягкую оболочку, что упрощает ее настройку на промысле, а также численное моделирование траловой системы с ней, методика которой представлена в работе [2];

- угол атаки оболочки задается конструктивно при проектировании устройства а«аст и в независимости от условий эксплуатации практически не меняется, это показали исследования, проведенные в морских условиях и в бассейнах, что характерно для гибких оболочек и связанно с условием

КРУ ^ 0. (1)

ГРУ опишем следующими параметрами: RrxPV (а) - гидродинамическое

сопротивление; RryPV (а) - гидродинамическая распорная сила; FГРУ [S,M] -

геометрические ( S - площадь ГРУ) и массовые параметры устройства. При проведении НИОКР наиболее эффективным строительным углом ГРУ является аст = 210, а исследования движения траловой системы с ГРУ показали, что угол атаки рабочей поверхности щитка относительно потока составляет ар = ^20 ^ 210 J , при этом внутренняя поверхность значительно деформировалась (рис. 2, а).

Рис. 1. Общий вид ГРУ: а - вид сбоку; б - вид сверху: 1 - стрингеры; 2 - внутренняя поверхность; 3 - рабочая поверхность; 4 - «карманы» (конфузор); 5 - оснастка Fig. 1. General view GRU: and - a side view; - the top view; 1 - стрингеры; 2 - an internal surface; 3 - a working surface; 4 - «pockets»; 5 - equipment

Проведенные экспериментальные исследования с моделью ГРУ (масштаб 1:10) в гидролотке, с соблюдением геометрического и гидродинамического подобия показало (рис. 2, б), что при ар = 200 коэффициент качества K = 10,75 ( Сх = 0,08, C = 0-86 ), при

ар = 250 коэффициент качества K = 6,4 ( Сх = 0,15, Су = 0,96 ), что в 1,8 раза меньше.

Необходимо отметить, что такая большая разница коэффициентов качества при близких углах (ар = 200 и а = 250) объясняет, почему при работе ГРУ в натурных

условиях ар = [20 ^ 210 J « аст, что соответствует условию (1).

Рис. 2. Формы ГРУ: a - при работе в траловой системе [2]; б - модель в лотке:

1 - внутренняя поверхность; 2 - рабочая поверхность Fig. 2. Forms GRU: and - at work in trawling system [2]; - model in a tray:

1 - an internal surface; 2 - a working surface Уменьшение рабочего угла а до 150 ГРУ приводило к деформации рабочей

поверхности и переходу устройства к отрицательным углам, такое поведение характерно для гибких щитков [3]. Для раскрытия ГРУ на небольших углах атаки на внешней стороне

сделаны «карманы», работа которых заключается в задании импульса, который достигается за счет уплотнения потока и создания дополнительной распорной силы, т.е. работают как диффузоры.

На рис. 3 показаны линейные соотношения элементов щитка, при производстве ГРУ удобней линейный размер L брать целочисленным.

94°

I—

г

с 11L ,

Рис. 3. Соотношения линейных размеров ГРУ Fig. 3. Parities of the linear sizes GRU

При соотношении гидродинамических сил траловой доски и ГРУ значения

гидродинамического напора

pv

2

траловой доски и ГРУ одинаковы, тогда для удобства

введем относительные величины гидродинамических сил

R - Cx,y,zS .

Введем следующие ограничения при решении задачи:

RT (а)> RBy (аопт ) ; R7 (а)< Ry (а0пт);

(2)

(3)

(4)

SГРУ > S

пр - '“'р

ГРУ

(5)

где Ry , RB - относительные гидродинамические силы траловой доски при оптимальном угле атаки аопт; , вГРУ - проектная и расчетная площадь ГРУ,

RB

§гру _ Ry

СГру

где СГРУ - коэффициент распорной силы ГРУ при угле атаки щитка а « 0 .

Оснастка ГРУ выполняется из дели с квадратной ячеей, где шаг ячеи имеет соотношение

(7)

Алгоритм расчета. Введем множество досок В = {сх, Су, {з}} при атт и делей О = {а,б] , где а - шаг ячеи; б - диаметр нити дели.

1. Выбираем траловую доску из множества В и по формуле (2) рассчитываем RB, RB .

опт

2. Находим расчетную площадь ГРУ ЭГрУ по формуле (6).

3. Находим линейный размер L, исходя из условий (5) и (7) и выбирая из множества О проектный шаг ячеи:

на основе соотношения линейных размеров находим строительные характеристик ГРУ.

На рис. 4 представлены соотношения площадей траловых досок разных конструкций с рассчитанной по первой методике площадей ГРУ, множество О заполнялось по ОСТ 1580-74 при структуре нитки 93,5 текс х 24.

Исходя из анализа данных (рис. 4) можно рекомендовать ГРУ для судов (таблица), значения Ry и 13х ГРУ приведены в соотношении максимального значения для 13 и

минимального значения 1ЧХ разных типов траловых досок.

Анализ приведенных данных в таблице показывает, что применение на промысле ГРУ позволяет при буксировке тралов использовать дополнительные ресурсы судов путем увеличения скорости траления на некоторых объектах или снижать расходы за счет экономии топлива.

Таким образом, ГРУ представляется достаточно простой конструкцией в изготовлении и может производиться на фабриках орудий рыболовства и судах, а также проектироваться в комплексе с тралами.

ап ={а}> а,

(8)

уточняем і:

і = 30а п.

(9)

4. Находим ЭГПРУ

(10)

Результаты и их обсуждение

Рис. 4. Соотношения площадей траловых досок разных конструкций с рассчитанной по методике площади ГРУ Fig. 4. Parities of the areas of trawling boards of different designs from area GRU calculated by a technique

Рекомендованные ГРУ для разных типов судов Recommended GRU for different classes of ship

Тип судна ОГРУ 2 Ьпр , м L, м Ry, % Rx, %

МРС-150, МРС-225 3,24 1,8 120,6 21,6

РС-300, РС-450 7,29 2,7 123,4 22,1

СТР-420, СТР-530 9,61 3,1 106,8 38,4

БМРТ, РТМС, СТМ 13,69 3,7 111,3 12,8

БАТМ 16 4 118,5 13,3

Список литературы

1. Кудакаев В.В. Результаты исследований гибких распорных щитков для горизонтального раскрытия траловой системы [Текст] / В.В. Кудакаев, Е.В. Осипов, А.Н. Бойцов // Актуальные проблемы освоения биологических ресурсов Мирового океана: материалы Междунар. науч. конф. - Владивосток: Дальрыбвтуз, 2010. - С. 215-219.

2. Осипов Е.В. Методика расчета траловой системы с гибкими распорными устройствами для её горизонтального раскрытия [Текст] / Е.В. Осипов, В.В. Кудакаев, А.Н. Бойцов // Актуальные проблемы освоения биологических ресурсов Мирового океана: материалы Междунар. науч. конф. - Владивосток: Дальрыбвтуз, 2010. - С. 244- 247.

3. Розенштейн М.М. Проектирование орудий рыболовства [Текст]: учеб. для высш. учебных заведений / М.М. Розенштейн. - Калининград: Изд-во КГТУ, 2009 - 367 с.

Сведения об авторах: Осипов Евгений Валериевич, кандидат технических наук, доцент, е-шаі1:оеу@шаі1.ги;

Бойцов Анатолий Николаевич, кандидат технических наук, доцент;

Кудакаев Василий Владимирович, старший преподаватель.