CC BY
282
УДК 639.2
УСТРОЙСТВА ГОРИЗОНТАЛЬНОГО РАСКРЫТИЯ ТРАЛОВ В.В. Кудакаев; А. Н. Бойцов; В.В. Чернецов; О.А. Висягин, Дальрыбвтуз, Владивосток
В настоящее время конструкторы траловых систем пытаются усовершенствовать распорные доски в плане их облегчения, а также уменьшения аварийности при тралении на сложных грунтах. В работе отображена одна из таких усовершенствованных досок и представлены зарубежные и российские разработки альтернативных устройств горизонтального раскрытия тралов.
Современные требования к рыболовству и стремление рыбаков использовать усовершенствованные орудия лова подталкивает создателей тралов к поиску новых конструкторских решений для орудий промышленного рыболовства. Одним из направлений в разработках является усовершенствование траловых распорных устройств. Одна из таких досок была представлена конструкторами компании Swan Net Gundry [1]. Они разработали пелагическую траловую доску Орех из стали и нейлона. Доска сокращает потребление топлива на 20-30 % или увеличивает горизонтальное раскрытие трала на 50-60 %. Она имеет стальной каркас, вокруг которого в специальной форме отливается корпус из нейлона. Такая конструкция уменьшает лобовое сопротивление и увеличивает подъемную силу доски. Масса одной доски вместе с башмаком в воздухе составляет 2300 кг, а в морской воде только - 1000 кг. Это объясняется тем, что нейлон имеет в воде почти нулевую плавучесть, и массу создают только стальной каркас и башмак. На промысле вблизи поверхности, когда башмак может быть снят, масса доски еще больше уменьшается.
Испытания этих досок показали, что при замене стальных досок площадью 12-13 м2 на нейлоновые доски Орех площадью 7 м2 скорость траления возрастает на 40 %, а потребление энергии снижается примерно на 20-30 % при сохранении прежней скорости буксировки трала. Используя доски Орех, судно может буксировать более крупные тралы, а также возможно увеличение глубины траления.
Помимо траловых систем с жесткими распорными устройствами в мировом рыболовстве широко используются гибкие распорные устройства (ГРУ). Такие устройства легки в управлении не только самих ГРУ, но также и траловой системы в целом. Использование таких устройств не требует точной настройки траловой доски, так как возможно изменение углов атаки непосредственно во время, когда траловая система находится в воде.
Изменяя размеры устья трала таким образом, чтобы крылья трала и ГРУ ложились примерно в одну плоскость по отношению к потоку воды, можно добиться уменьшения общего сопротивления траловой
системы, что в конечном итоге приведет к экономии топлива при ведении поиска рыбных скоплений.
Одно из таких устройств показано на рис. 1, оно было разработано в Японии в 1995 г. [4]. Полное описание этого изобретения изложено в патенте № 5444933, зарегистрированном в США. Найти этот патент можно на Интернет страницах PatentStorm [2] и WikiPatents [3]. Первое из преимуществ этого устройства в том, что с его помощью можно закрыть устье трала, и это даст возможность уменьшить сопротивление траловой системы. Другое преимущество этого устройства в том, что использование траловой системы, оснащенной таким распорным устройством, не требует тех усилий, как требуются при использовании траловых досок.
Рис. 1. Мягкое распорное устройство компании МсЫто
Устройство состоит из запатентованных брезентовых парашютов и комбинации веревок, которые являются заграждением. Такая разновидность гибких распорных устройств может буксироваться на расстоянии 1-2 м от грунта. В то же время при помощи веревочных заграждений, которые, касаясь морского дна, могут эффективно направлять рыбу в устье трала. По сравнению с тяжелыми траловыми досками, эта система является экологически-благоприятной.
С российской стороны тоже ведутся разработки подобных устройств [5]. Назначение такого устройства заключается в его названии: «Гидродинамическое устройство раскрытия и управления параметрами входного устья трала в процессе его буксировки» (ГДРУ). Единственно стоит добавить, что это устройство - для горизонтального раскрытия трала. На рис. 2 отображено дерево этого устройства.
Гидродинамическое устройство раскрытия и управления параметрами входного устья трала в процессе его буксировки (ГДРУ)
Устройство раскрытия
Устройство управления
Гидродинамические щитки (ГДЩ)
Автоматическая лебедка
Оснастка гидродинамических шитков (ОГДІІГ)
Оснастка устройства управления
Г рузы углубители
Рис. 2. Дерево гидродинамического устройства раскрытия и управления параметрами входного устья трала в процессе его буксировки На рис. 3 изображен трал оснащенный ГДРУ.
Рис. 3. Общий вид трала, оснащенного устройством раскрытия и управления Состав ГДРУ изображен на рис. 4.
Рис. 4. Гидродинамическое устройство раскрытия и управления параметрами траловой системы в процессе ее буксировки: 1 - гидродинамические щитки;
2 - оснастка гидродинамических щитков; 3 - грузы-углубители; 4 - автоматическая лебедка управления; 5 - оснастка устройства управления
На первом этапе создания такого устройства исходили из задач, стоящих перед океаническим добывающим флотом. Прорабатывались возможности облова быстро подвижных рыб (тунец) разноглубинными канатными тралами, оснащенными устройствами горизонтального раскрытия и управления, обладающими меньшим гидродинамическим сопротивлением, вместо использования траловых досок, которые могли бы работать на малых углах атаки, что позволило бы увеличить скорость буксировки траловой системы и способствовало бы усовершенствованию техники и тактики траловой системы за счет управлениями параметрами входного устья трала.
На этапе проработки технического решения для указанного выше применения группой разработчиков во главе с ведущим конструктором Дальтехрыбпрома (Владивосток) Висягиным О.А. была проведена серия технических испытаний для опытных образцов ГДРУ, в результате чего была подтверждена работоспособность данного устройства.
Российскими конструкторами было предложено 2 варианта ГДРУ. Первый вариант устройства включал в себя: гибкие элементы с оснасткой (щитки), голые концы щитков (стропа), сборочные щитки, стяжные кольца щитков, боковые вставки к тралу управляющей лебедки (УЛ) управляющего троса (стяжного троса). Щитки
представляли собой плоские прямоугольные пластины 1200x1000 мм, выкроенные из транспортерной ленты и оснащенные оттяжками и стяжными кольцами, как показано на рис. 5.
Рис. 5. Оснастка гидродинамического щитка (вариант 1):
1 - щиток; 2 - крепежные изделия; 3 - оттяжка; 4 - ребро жесткости (уголок)
Передние кромки щитков посредствам оттяжек крепились на сборочных, как показано на рис. 6. К этим же местам подходили голые концы щитков (6 штук от каждого крыла), которые другими концами сводились в одну точку, и через вертлюги подсоединялись к среднему кабелю.
Рис. 6. Сборка основных узлов устройства раскрытия (вариант 1):
1 - голые концы; 2 - сборочная; 3 - щиток; 4 - щиток центральный; 5 - оттяжка; 6 - кольцо; 7 - зубья боковой вставки; 8 - привязки
Верхние, нижние и средние кабели сводились вместе и соответственно соединялись с ваерами. Задние кромки щитков оттяжками соединялись с «зубьями» боковых вставок, которые были изготовлены специально для выбранного трала.
Через стяжные кольца щитков правого и левого крыла проводился управляющий трос таким образом, чтобы образовалась петля, способная затягиваться или распускаться в зависимости от приложенных к тросу усилий. Другим концом управляющий трос был заведен на барабан управляющей лебедки (штатная лебедка для ИГЭК).
Каждая сборочная, как указано на рис. 7, свободно проводилась через огоны боковой подборы и крепилась к концу верхней и нижней подбор соответствующего крыла трала. Таким образом, каждая сборочная несла по 5 щитков общей площадью 6,7 м2 в плане.
Рис. 7. Оснастка трала устройством раскрытия (вариант 1):
1 - ваер; 2 - кабель; 3 - голые концы трала; 4 - голые концы щитков;
5 - сборочная щитков; 6 - щиток; 7 - оттяжка; 8 - кольцо; 9 - боковая вставка
Для проведения экспериментальных работ с устройством был выбран разноглубинный канатный трал 54,4/192 м, который является промысловым для судов типа СРТМ-К на ДВ бассейне.
Расчетные параметры входного устья трала:
1. Вертикальное раскрытие в гужевом сечении 25 м
2. Горизонтальное раскрытие 27 м
Принцип работы устройства основан на приведении в равновесное состояние и выводе из него всех сил траловой системы в необходимый момент траления в зависимости от требований промысловой ситуации, путем приложения или снятия дополнительного усилия управляющей лебедки на управляющий трос.
Способствует выполнению этого принципа форма каждого щитка, выполненная в виде плоской прямоугольной пластины. Из этого следует, что распорные элементы не имеют заранее заданных углов атаки, т.е. отсутствуют строительные углы. Нагрузки распределяются по линии ваер - кабель - голые концы щитков - поверхности щитков -от-оттяжки щитков - боковая вставка - оболочка трала. Естественно при такой схеме распределения нагрузок, без введения в действие дополнительных сил, способных вызвать появление распорных сил, устье трала будет закрыто или близко к этому состоянию равновесия. Из этого следует, что закрытие устья трала осуществляется путем снятия дополнительных нагрузок и за счет собственных сжимающих сил траловой системы.
В данной схеме особенно важно, чтобы было выполнено следующее условие: гибкие гидродинамические элементы во время их нахождения на палубе должны стать жесткими во время работы в воде.
Это может быть достигнуто только путем отбора и перераспределения нагрузок от траловой системы, а именно:
поперечная жесткость - за счет создания необходимой нагрузки на сборочные путем подбора оптимального соотношения между статистической плавучестью и загрузкой по концам крыльев верхней и нижней подбор;
продольная жесткость - за счет выбора оптимальной длины оттяжек щитков.
Продольная жесткость может быть достигнута и за счет использования различных ребер жесткости, что практически, ввиду небольших размеров щитков по длине, не затрудняет работу с устройством на палубе.
Принципиальное различие схемы работы тралом с ГДРУ от работы классическим тралом вооруженным траловыми досками состоит в отсутствии досок и включенной в работу автоматической лебедки ИГЭК.
Техника работы с ГДРУ
Постановка трала.
Комплекс управляющей лебедки устанавливается в положение «1». Постановка трала осуществляется по обычной схеме. Втравливая ваера, трал выводится в горизонт траления. В этом положении горизонтальное раскрытие устья отсутствует. Задние кромки щитков стянуты в продольной оси трала и все вместе представляют собой наполненную куполообразную фигуру с отверстием в центре. В таком состоянии траловая система готова для открытия устья трала, так как у щитков появляются углы атаки.
Процесс открытия и закрытия трала.
Открытие трала выполняется за счет протравливания стяжного троса, в этот момент управляющая лебедка ИГЭК переключается в положение «расторможено», причем вытравливается одновременно не более 3-6 метров, чередуя с короткими остановками для предотвращения образования излишней слабины стяжного троса.
Эти манипуляции объясняются тем, что давление потока на задние кромки щитков оказалось недостаточно для преодоления условия, когда контроллер управляющей лебедки ИГЭК в положении «1». Протравливание в натяг стяжного троса позволят щиткам, сохраняя углы атаки, расходиться во внешние стороны от оси трала. Углы атаки щитков сохраняются, но изменяются от максимальных значений в начальный момент процесса открытия и до минимальных в его заключительной фазе.
Заканчивается процесс максимального открытия в положении, при котором устанавливалось устойчивое равновесное состояние между всеми снимающими силами траловой системы и распорными силами до полненными усилием управляющей лебедки. Дальнейшее потравливание стяжного троса уменьшало углы атаки щитков, тем самым выводя систему из равновесия. С этого момента начиналось
схождение щитков и закрытие входного устья трала по горизонтали, а образовывающаяся при этом слабина стяжного троса выбиралась управляющей лебедкой в положение контроллера на «1». Обычно трал закрывался раньше, чем управляющая лебедка выбирала всю слабину стяжного троса. При таком положении контроллера управляющей лебедки процесс закрытия трала завершался формированием купола, что означало готовность устройства к процессу открытия.
Выборка трала.
Выборка трала осуществлялась после завершения процесса его закрытия при положении контроллера управляющей лебедки «1», что обеспечивало стяжному тросу нагрузку, достаточную для удержания щитков в форме купола до подхода их к слипу судна. Для выборки щитков на промысловую палубу контроллер управляющей лебедки устанавливался в положение «расторможено».
Второй вариант ГДРУ на первом этапе исследований сохранял полное подобие предшествующему варианту.
Отличие состояло в изменении оснастки расположения распорного устройства, которое повлекло изменение принципа работы ГДРУ, что можно увидеть на рис. 8, 9.
5 6 7
Рис. 8. Сборка основных узлов устройства раскрытия (вариант 2):
1 - стропа щитков; 2 - сборочная щитков; 3 - щиток; 4 - уголок; 5 - оттяжка; 6 - стяжной трос; 7 - зубья сетной вставки; 8 - рым; 9 - строп; 10 - кольцо
Рис. 9. Общий вид расположения ГДРУ на трале (вариант 2)
Особенности оснастки второго варианта ГДРУ состояла в следующем:
1. Вертикальная сборочная гидродинамических щитков перенесена с передней кромки по направлению к задней на 30 % длины щитков.
2. На продольных ребрах жесткости, выполненных из стандартных уголков 50х50 мм, предусмотрены специальные рымы для крепления сборочной щитков, возвышающихся над рабочей поверхностью распорного устройства. Таким образом, были заданы строительные углы атаки щитков.
Работа устройства раскрытия с заданными углами атаки в этом случае аналогична работе традиционных распорных устройств и имеет следующие особенности:
1. Для обеспечения раскрытия трала исключилась необходимость применения управляющего троса.
2. Закрытие входного устья трала осуществляется путем увеличения нагрузки в управляющем тросе.
Вследствие чего задние кромки щитков разворачиваются, и рабочая поверхность устройства раскрытия располагается поперек водного потока, т.е. углы атаки щитков становятся закритическими.
В этом случае величина распорной силы значительно уменьшается, чему способствует, помимо всего прочего, складывание задних кромок щитков за счет усилий стяжного тороса.
Таким образом, используя незначительные усилия в управляющем тросе устройства, удается обеспечить схождение щитков и соответственно закрытие входного устья трала.
На сегодняшний день потребности рыбаков подталкивают конструкторов разрабатывать устройства горизонтального раскрытия тралов, которые позволят экономить топливо, работать на сложных грунтах и при этом заботиться о сохранения бентоса. Устройства, позволяющие добиться таких результатов, и были рассмотрены в данной статье.
Библиографический список
1. Добровинский С.С., Корнейчук Ю.А. Промышленное рыболовство: Уч. пос. Владивосток: ДИПК, 2004. С. 116.
2. Веб страница PatentStorm ИйрУАммм раївг^огт. и8/ра1еггїз/5444933-description.html.
3. Веб страница WikiPatents http://www.wikipatents.com/patenthtml.php7id =5444933.
4. Веб страница компании Мсіііітю в Интернете: http://www.nichimo.co.jp/ епд^1"|Л^уо/кепкуи^ой.Мт1.
5. Бойцов А.Н., Висягин О.А., Зыкин В.И., Габрюк В.И., Осипов Е.В. Результаты экспериментальных и теоретических исследований
гидродинамического распорного устройства раскрытия и управления параметрами входного устья трала: Науч. отчет. Владивосток, 1994.
