Тематический план дисциплины.

№ Раздела	№ темы	Наименование тем,
1	Внешние силы, действующие на орудия лова
	1	Гидростатические силы, силы трения по грунту, усилия, развиваемые рыбой.
	2	Гидродинамические силы сопротивления орудий лова и их деталей. Сопротивление тел стабильной формы: шар, цилиндр, пластина.
	3	Гидродинамические силы сопротивления сетей: плоских, перпендикулярных к потоку, параллельных потоку, под любым углом α к потоку,
	4	Гидродинамические силы сопротивления сетей: сопротивление объемных сетей.
	5	Тяговые характеристики судов
2	Механика гибкой нити
	6	Аналитический расчет формы и натяжения гибкой нити. Гибкая нить как цепная линия. Гибкая нить как парабола.
	7	Графостатический способ расчета гибкой нити.
3	Механика сетей
	8	Геометрия и статика плоских регулярных сетей. Геометрия и статика объемных регулярных и нерегулярных сетей.
4	Механика основных орудий лова
	9	Механика трала. Расчетные схемы в трех плоскостях пространства. Задачи, решаемые с помощью расчетных схем: горизонт хода трала, вертикальное раскрытие трала, горизонтальное раскрытие трала, усилия в деталях трала.
	10	Механика кошельковых неводов. Расчетные схемы для определения длины невода, высоты невода, скорости погружения нижней подборы; усилий, возникающих при кошельковании, при выборке невода.
	11	Механика дрифтерных порядков. Расчетные схемы для определения горизонта хода сетей, длины стояночного вожака, формы сетей во время дрейфа; усилий в деталях порядка.
	12	Механика ярусов. Расчетные схемы для определения формы хребтины во время дрейфа, глубина хода крючков, усилий в деталях яруса.
	13	Моделирование орудий лова. Методика расчетов масштабов подобия. Геометрическое, статическое, кинематическое и динамическое подобие

Раздел 1. Внешние силы, действующие на орудия лова

1.1 Силы веса и трения; усилия, развиваемые рыбой

Силы веса, действующие на орудия лова, распределены по площади сетей, по длине канатов или сосредоточены в местах крепления соот­ветствующих элементов оснастки данного рыболовного орудия. Резуль­тирующая сила тяжести Р орудия лова (или какой-либо его детали) при всех положениях орудия лова направлена по вертикали вниз. Результирующая гидростатических (архимедовых) сил D направлена вертикально вверх. Значения Р и D определяются по формулам:

P=V=*g*V, D=_BV==*g_B*V (1.1)

где V — объем тела, м³;  — объемный вес тела, Н/м³; _B — объемный вес воды, Н/м³.

Силы P и D действуют в противоположных направлениях. Их рав­нодействующая Q, когда силы PhD лежат на одной вертикали, вы­ражается как

Q = P — D (1.2)

и является весом тела в воде. Если Р и D не лежат на одной вертикали, появляется, кроме того, момент М, изменяющий положение погружен­ного тела, пока М не станет равным нулю или не уравновесится реак­цией соответствующих связей

Вес тела в воде с учетом выражений (1.1) представляется в виде

или (1.3)

где  — плотность материала детали, кг/м³; _в — плотность воды, кг/м³.

Положительными будем считать силы веса в воде Q, направленные вертикально вниз, что имеет место при  > _В. Если же  <  _В, то величина Q получается отрицательной и представляет собой силу плавучести. Абсолютная величина множителя ( —  _В)/ показывает, во сколько раз вес тела в воде или его плавучесть Q отличается от веса тела в воздухе Р.

При определении веса в воде сетеснастных материалов учитывает­ся их особая, как бы пористая, структура, вследствие чего истинный объем материалов изделия значительно меньше, чем внешний объем изделия. Таким образом, в выражениях (1.1) для сетеснастных из­делий следует различать истинный объем V_ист и внешний объем V_BH. Сила тяжести таких изделий (ниток, веревок, канатов, сетей) может быть определена выражениями

Р =  V_ист ; Р =  _ФV_ВН, (1.4)

где  _Ф— фиктивный объемный вес изделия, Н/м³.

Соответственно сила плавучести D для сетеснастных материалов будет

D=y_B V_ист . (1.6)

Объемный вес материала ниток, канатов и сетей после предварительного экспериментального определения сил P и D вычисляется по формуле

(1.7)

Объемный вес сетематериалов и их плотность  связаны:

=g, (1.8)

где g — ускорение силы тяжести, м/с².

Таблица 1.1 Величины  для некоторых веществ, материалов и сред.

Материал	Объемный вес, Н/м3	Материал	Объемный вес, Н/м1
Куралон, лавсан	13000	Чакан	100
Капрон, анид, нейлон	11400	Свинец	113000
Полипропилен	9200	Медные сплавы	85000
Пенька	14800	Сталь, чугун	74000
Ель	5500	Камень	27000
Клен	7000	Обожженная глина	22000
Дуб	8500	Вода (при t=15°С)	9940
Осокорь (кора)	3300	Спирт (при t=15СС)	8090
Пробка	2500	Воздух ( t=l5°C и Р=760 мм рт. ст.)	12,25
Пенопласт	1200—1800

Средний объемный вес в воде  * ниток и канатов определя­ется из

(1.9)

(1.10)

Силы трения.

Силы трения сетей, канатов и деталей оснастки по грунту сущест­венным образом влияют, а иногда и определяют работу многих орудий промышленного рыболовства (например, донных тралов, донных и закидных неводов, донных плавных сетей). В случае использования стационарных орудий благодаря силам трения осуществляют установ­ку орудия и получают необходимую его форму. Это обеспечивается применением различного рода грузил, балластов, якорей, которые про­тиводействуют течению и волнению, препятствуя деформированию и сносу орудия лова.

Сила трения при движении деталей оснастки по грунту, например, грунтропа (рис1.1 ) определяется выражением

F=Nf=Gf (1.11)

где N —реакция грунта; G — вес грузила в воде; f — коэффициент трения.

Держащая сила балласта на канатной оттяжке рассчитывается по формуле

(1.12)

Отсюда, естественно, следует, что держащая сила балласта увели­чивается с увеличением его веса и коэффициента трения и уменьшает­ся при увеличении угла а оттяжки с горизонталью. При а = 90° дер­жащая сила балласта становится равной нулю.

Держащая сила якорей зависит от их конструкции и определяется по эмпирическому выражению

F=kG (1.13)

где G — вес якоря; k — опытный коэффициент.

Величина k зависит от типа якоря и характера грунта. Для адми­ралтейских якорей k ≈ 8 (на песчаном грунте) и k≈ 15 (на глинистом грунте).

В случае движения орудий лова непосредственно по дну (плавные сети, донные невода, тралы и т. п.) сопротивление грунта направле­но против скорости. В этом случае сопротивление грунта лишь услов­но можно рассматривать как сопротивление трения, ибо его природа значительно сложнее. В действительности орудия лова и их детали при движении по грунту, находящемуся в состоянии полного насыщения водой, частично сдвигают и гребут перед собой верхний его слой. Тем не менее ввиду сложности явления в первом приближении сопротивление орудий лова при движении по дну рассматривается как трение сколь­жения и для определения силы трения используется соотношение (2-9).

Значения коэффициента трения для некоторых пар тел в воде при­ведены в табл. 1.2.

Таблица 1.2

	Коэффициент трения
Материал	гравий с песком	мелкий песок
Чугун, железо	0,47	0,61
Дерево (ель)	0,51	0,73
Камень (гранит)	0,54	0,70
Свинец	0,44	0,53
Мешки с песком	0,63	0,76
Канат растительный	0,70	0,80

Особенно существенно влияние сил трения о дно при работе дон­ными неводами, где силы трения являются основным видом внешних нагрузок. Они определяют форму урезов и в итоге уловистость орудия лова. В результате опытов В. А. Ионаса по изучению процесса трения канатов в воде по песчаному грунту было выяснено, что коэффициент трения комбинированных и стальных рыболовных канатов зависит от направления движения, материала и толщины каната, что обуслов­лено главным образом некоторым зарезанием каната в грунт (Рис 1.2). При движении каната вдоль оси (угол  = 0) коэффициент трения для всех образцов практически одинаков и в среднем равен 0,7 + 0,1. Коэффициент трения растительных канатов от направления движения практически не зависит и также равен в среднем 0,7 ±0,1.

Экспериментальную оценку сил трения металлических траловых бобинцев осуществил Г. Е. Биденко путем протаскивания последних в грунтовом канале. При угле тяги  = 0° (рис. 1.3) имеет место чистое скольжение бобинца, а при у = 90° — чистое качение его.

Наибольшая величина сопротивления наблюдается, когда ось бо­бинца совпадает с направлением тяги, т. Е. при  = 0°. Для этого слу­чая силу трения скольжения можно определить как F_C = 0,6G, (1.14)

где G — вес бобинца в воде.

Величину суммарной силы трения F (от скольжения и качения) в зависимости от угла у можно определить из графика, изображенного на рис. 1.3. Из него видно, что почти во всем диапазоне углов тяги тре­ние скольжения является преобладающим.

Рис 1.2. Зависимость величины коэффициента трения канатов от направления их движения по грунту: 1,2,3 – пенькового смоляного, 4– комбинированного «пенька-сталь», 5– стального.	Рис. 1.3. Зависимость силы трения бобинца от направления его движения

Усилия, развиваемые рыбой.

Статическое усилие R₀, развиваемое рыбой, рассчитывается по формуле

Ro=k_ОPL^-1/3 . (1.15)

Коэффициент k_О получается опытным путём

Максимальное динамическое усилие R, развиваемой рыбой определяется кинетической энергией рыбы и вызванным этой энергией упругим перемещением снасти.

Сила, приложенная к снасти: R=c,

где с – жёсткость снасти, Н/м, – упругое перемещение, м .

Работа, произведённая рыбой по перемещению при увеличении нагрузки от 0 до R:

,

А кинетическая энергия рыбы при броске

,

откуда

находится из выражения

(1.16)

Необходимая величина упругого перемещения снасти для условия, при котором динамическое усилие, развиваемое рыбой, не должно превышать собственного ее веса, определяется соотноше­нием

(1.17)

Вес рыбы в воде Р_В связан с весом ее в воздухе. Р соотношением

Р_В= (0,01-0,02) Р. (1.18)

Вертикальная потопляющая сила Р_П, создаваемая попавшей в орудие лова рыбой, приближенно оценивается выражением

P_П = 0,07Р, (1.19)

где Р_П — потопляющая сила, создаваемая уловом.

Литература: [1], стр. 50-59

Вопросы для самоконтроля

1. Как определить вес объекта в воде?

2. Как рассчитываются силы воздействия рыбы на орудие лова?

3. Что такое держащая сила якорей?

4. Как определить держащую силу балласта и грузил?