Экспериментальные исследования гидродинамического поля скоростей около траловых мешков
УДК 639.2.081.117.212(06)
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ГИДРОДИНАМИЧЕСКОГО ПОЛЯ СКОРОСТЕЙ ОКОЛО ТРАЛОВЫХ МЕШКОВ
М. М. Розенштейн, В. П. Жуков
Проведены экспериментальные исследования гидродинамического поля скоростей моделей различных конструкций траловых мешков. Получены эмпирические зависимости скорости потока у внутренней и внешней границ сетных оболочек от конструктивных характеристик траловых мешков. Экспериментальные данные в дальнейшем использованы для совершенствования конструкций мешков тралов для лова мезопелагических рыб.
мезопелагические рыбы, траловый мешок, гидродинамическое поле скоростей
Известно, что трал является источником гидродинамических полей, которые влияют на поведение гидробионтов [1 - 5]. Величина и качество улова в мешке тесно связаны с картиной течения воды в нём, поэтому параметры тралового мешка (периметр, длина мешка, размеры ячей рубашки и каркаса) следует определять исходя из характеристик гидродинамического поля, возникающего внутри и снаружи тралового мешка. Конструктивные параметры мешка влияют на распределение скоростей течения в нём, а также на скорости и направления перемещения рыбы.
Несмотря на то, что накоплен значительный экспериментальный материал по определению гидродинамического поля в сетных конструкциях [1 - 5], а также разработаны соответствующие математические модели, проблема расчета скоростей потока воды внутри траловых мешков остаётся актуальной.
Её решение особенно важно для научно-обоснованного проектирования сетных частей тралов, предназначенных для лова малоразмерных рыб. В этой связи были выполнены эксперименты в гидроканале , целью которых являлось измерение полей скоростей потока внутри и снаружи моделей траловых мешков с различными конструктивными характеристиками.
В качестве исследуемых образцов были приняты однородные сетные модели тралового мешка, конструктивные характеристики которых подбирались из расчета облова малоразмерных объектов, причем обоснование шага ячеи и диаметра нитки выполнено в соответствии с рекомендациями по их облову. Выбранные конструктивные характеристики приведены в таблице.
Сетные конструкции моделей траловых мешков отличались размерами сетных пластин, циклами кроя сетных пластин и ассортиментом делей.
В ходе экспериментов производились измерения скоростей потока в вертикальной плоскости внутри и снаружи сетной оболочки моделей в точках по сечениям через каждые 35 мм при скорости потока V∞ = 1 м/с (см. рис. 1). Для исследования полей скоростей в модели мешка насадки опускались в исследуемую область модели через разрез в мелкоячейной части. Затем производился пересчет скоростей Vх, возникающих в обращенном движении жидкости, на эквивалентное в силовом отношении равномерное и прямолинейное движение модели в неподвижной жидкости.
| Рис. 1. Схема расположения сечений в моделируемых образцах сетных траловых мешков |
Таблица. Конструктивные характеристики моделей траловых мешков
Номер модели тралового мешка | Сплошность | Конструктивный параметр |
1 | 0,315 | 3,75 |
2 | 0,315 | 2,97 |
3 | 0,315 | 2,46 |
4 | 0,315 | 1,07 |
5 | 0,226 | 7,23 |
6 | 0,25 | 8,02 |
Примечание. P=Iux2/(2π(C+0,5)), где I - количество сетных пластей; ux - средний взвешенный посадочный коэффициент в поперечном сечении тралового мешка; C - средний взвешенный цикл кроя сетных пластей [9].
Для указанных групп сетных моделей траловых мешков № 1 - 6 устанавливалась зависимость отношения 
от безразмерного угла атаки 
меридиана сетной оболочки 
выбранного поперечного сечения, который определялся из соотношений:
, при условии 
; (1)
, при условии 
; (2)
,
где l1-2 - длина в посадке участка сетной конструкции между сечениями.
На рис. 2 в качестве примера приведены экспериментальные данные для шести моделей мешков, показывающие изменение безразмерной скорости потока внутри мешка в зависимости от безразмерного угла атаки меридиана сетной оболочки мешка. Кривая на рис. 2 отображает аппроксимирующую экспериментальные данные формулу:
. (3)
Зависимость (3) справедлива в диапазонах физических характеристик:
Рис. 2. Зависимость 
для внутренней границы сетных конструкций № 1 - 6
(´ - модель №1; - модель №2; ● - модель №3; ○ - модель №4; + - модель №5;
▲ - модель №6)
Аналогичная зависимость получена для внешней
границы сетных конструкций.
В результате выполненных экспериментов установлено изменение гидродинамического поля скоростей для внутренней и внешней границ сетных конструкций тралового мешка в зависимости от его безразмерной длины:
где 
- длина сечения тралового мешка (от кольца; 
- длина от кольца
до последнего сечения.
В качестве примера на рис. 3 приведена соответствующая зависимость для внутренней границы сетных оболочек моделей мешков. Она аппроксимируется выражением:
. (4)
Дальнейшие эксперименты показали, что предложения по совершенствованию конструкций тралов для облова мезопелагических объектов с комплексом гидродинамических устройств (щитков-шлейфообразователей, буферных поясов, других устройств) позволяют изменить общую гидродинамику сетных оболочек трала, увеличить фильтрацию воды через сетную оболочку, снизить гидродинамический подпор и увеличить уловистость трала.
Рис. 3. Зависимость 
для внутренней границы сетных конструкций № 1 - 6
(´ - модель №1; - модель №2; ● - модель №3; ○ - модель №4; + - модель №5;
▲ - модель №6)
На основании проведенных исследований гидродинамического поля скоростей в сетных конструкциях можно сделать следующие выводы:
1. Гидродинамическое поле скоростей сетных конструкций зависит главным образом от угла атаки меридиана сетной части , а также от сплошности сетной конструкции 
, что подтверждает ранее полученные данные [1, 5].
2. Изменение гидродинамического поля скоростей снаружи и внутри сетной конструкции тралового мешка 
зависит, помимо угла атаки меридиана сетной конструкции, от его безразмерной длины 
.
4. На основе выполненных экспериментов получены эмпирические формулы для расчета безразмерных скоростей потока внутри и снаружи сетных мешков, как в традиционном их исполнении, так и при установке шлейфообразующих устройств, в зависимости от угла атаки меридиана сетных конструкций, их относительной площади и относительной длины.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. А. Течение воды в тралах / В. А. Белов // Рыбное хозяйство. 2002.- №1.- С. 51-52.
2. М. Исследование гидродинамического поля сетных оболочек тралов / В. М. Костюков, А. И. Шевченко // Рыбное хозяйство. - 1983. -№9. - С. 63-65.
3. Е. О формировании улова в траловом мешке / Л. Е. Мейлер// Рыбное хозяйство. - 2005.- № 5. - С. 84-85.
4. А. Обоснование скорости траления на промысле мелких мезопелагических рыб. Физические раздражители в технике рыболовства / М. А. Мизюркин : сборник научных трудов // Тихоокеанский НИИ рыбного хозяйства и океанографии. – Владивосток, 1982. - С. 75-81.
5. Еnеrhaug B., Gjоsund S., Hansеn K. Еxpеrimental, numеriсal and analytiсal studiеs of flow through rеtiсulatе and solid сones. Theoretical and experimental methods for the design of Fishing Gears. DEMAT’01. 2001.- Р. 43-59.
EXPERIMENTAL RESEARCHES OF THE HYDRODYNAMICAL FIELD OF SPEEDS ABOUT CODENDS
M. M. Rozenshtein, V. P. Jukoff
Experimental researches of a hydrodynamical field of various designs of models of codends are lead. Empirical dependences of a filtration of a stream on constructive characteristics of the codends are received, allowing to increase catching quality trawls at catch small pelagic fishes.
Основные порталы (построено редакторами)