Раздел 3. Технология постройки и ремонта орудий лова.

3.1. Рыболовное материаловедение.

3.1.1. Исходное сырье для рыболовных материалов.

К рыболовным конструкционным материалам относятся нитки, веревки, канаты, сетные полотна из них, а также материалы для оснастки орудий лова.

Для производства перечисленных материалов используется различное исходное сырье. Долгое время исходное сырье было только растительного происхождения, а в настоящее время сырье, в подавляющем большенстве, искусственного происхождения. Растения, части которого шли на производство пряжи, это в основном пенька, лен и хлопок. У пеньки использовались природные волокна стебля растения, тоже и у льна, а у хлопка используются волокна оперения семян. Растительные волокна имеют несколько преимуществ: дешевизна, доступность, восполняемость. Но у растительных волокон есть и много недостатков: быстрый износ от гниения, невысокая прочность из-за ограниченной длина природных волокон. Длина природных волокон не превышает 100 мм. Прочность самих волокон очень высокая, но прочность изделий из них много ниже, т.к. пряжа из этих коротких волокон получается путем скручивания их и прочность пряжи обусловлена только силами трения между волокнами. По этим причинам в 40-х годах прошлого века были получены синтетические волокна высокой прчности и бесконечной длины (относительно бесконечной). Первоначально синтетические материалы были очень дороги, но по мере развития производства и с выходом на массовое производство цены на эти материалы упали и стали одного порядка, как и у рвстительных. По отдельным видам синтетических материалов удалось получить рентабельные цены, которые ниже, чем у растительных. Все синтетические волокна делятся на два типа по виду атомов, сязывающих молекулу полимера. Если молекулы связываются с помощью атомов азота или кислорода, то это ГЕТЕРОЦЕПНЫЙ тип полимера, а если с помощью атомов углерода, то КАРБОЦЕПНЫЕ полимеры. Полимеры отличаются и типом мономеров и технологиями производства. В результате получается целый спектр полимеров, имеющих разные торговые названия. Некоторое представление о типах полимеров можно получить из таблицы 2, которая не является полной, но достаточной для судоводителей.

Таблица 2. Виды синтетических материалов

Тип цепей полимера
Гетероцепные		Карбоцепные
Тип полимера	Торговое название	Тип полимера	Торговое название
Полиамиды	Капрон	Полиолефиновые	Полипропилен
	Нейлон		Полиэтилен
	Дедерон	Поливинилспиртовые	Куралон
	Амилан		Винилон
	Перлон		Винол
	Анид	Поливинилхлоридные	Хлорин
Полиэфиры	Лавсан		Саран
	Терилен
	Дакрон
	Тетерон

Синтетическое волокно получают из расплавов или из растворов, путем продавливания через отверстия малого диаметра давлением инертного газа. Шайбы, имеющие набор отверстий, называют фильерами. Волокно, полученное таким образом, называется филоминарным. Диаметр филоменарных волоко – несколько микрометров. Пряжу получают путем скручивания пучка, состоящего из нескольких филоменарных волокон. Толщина пряжи зависит от числа филоменарных волокон одинакового диаметра. Толщина пряжи – важная техническая характеристика, т.к. от нее зависит прочность пряжи. По отраслевому признаку производство рыболовных материалов состоит из цепочки: гранулы синтетической смолы производят предприятия химической промышленности; из этого сырья на предприятиях текстильной промышленности производят пряжу; на предприятиях рыбной промышленности из пряжи промзводят нитки, веревки и канаты, а также сетные полотна из них. Текстильная промышленность выпускает пряжу в очень широком ассортименте, но рыбная промышленность покупает узкий ассортимент. Мерой толщины пряжи является международная единица – Текс (от англ. Tex system). Текс – это масса в граммах 1000 метров пряжи. Рыбная промышленность покупает пряжу 5; 15; 29; 93.5 и 187 Текс.

3.1.2. Нитки, веревки и канаты.

Из пряжи указанных выше видов на предприятиях рыбной промышленности крутят нитки, веревки и канаты. Нитками называются крученые или плетеные материалы диаметром до 3-х мм. Веревками – более 3-х и менее 7.6-ми мм. Канаты имеют диаметр более 7.6 мм. Толщина ниток и их тип задаются в виде стрктурной формулы Т*n, где Т – текс пряжи, а n – число сложений пряжи в нитке. Например, 187Текс*12 – означает, что нитка изготовлена из пряжи массой 187 грамм на 1000 метров и такая пряжа взята для образования нитки 12 раз. Крученые нитки, как правило, бывают 3-х прядными, поэтому число сложений 12 получают путем скручивания дух пряжей в стрендь, затем скручивают две стренди в прядь и затем скручивают три пряди в нитку. При скручивании всякий раз применяют крутку противопложного направления для погашения реакции к раскручиванию. По структурной формуле можно определить диаметр нитки

(5)

где к – коэффициент, равный 1.5 при Т*n менее 300 и равный 1.6 при Т*n более 300.

Толщина веревок задается диаметром. Диаметр веревки определяют путем измерения длины навивки десяти шлагов на какой-то цилиндр (непример, на свайку). Перепутать ассортимент веревки трудно, т.к. веревки выпускают следующих диаметров: 3.1; 3.5; 4.0; 4.5; 5.0; 6.0; 7.0 7.5 мм. Такая система непригодна для идентификации ниток, т.к. разные нитки могут иметь близкие диаметры (например,нитки 93.5текс*24 и нитки 187текс*12).

Толщина канатов задается в виде длины окружности (для волокнистых канатов) или диаметром (для стальных и комбинированных канатов). Для получения диаметра волокнистого каната надо длину окружности разделить на число π. Такая ситема задания толщины волокнистых канатов оправдана тем обстоятельством, что канаты, особенно толстые, не уложить плотными шлагами на каком=то цилиндре, легче взять полоску бумаги и обернуть ею канат, сделать прокол, развернуть полоску и смерить расстояние между проколами.

Нитки, веревки и канаты имеют технические характеристики, такие как: диаметры, прочность, линейную плотность или массу 1 метра. Эти технические характеристики приводятся в ГОСТах, ОСТах и ТУ. Технические характеристики капроновых крученых ниток приведены в ОСТ 15 83. Этот ОСТ представляет собой таблицу, содержащую 5 столбов и большое число строк. В первом столбе приводится информация о структурных формулах ниток, во втором столбе – примерный диаметр, в третьем столбе – линейная плотность ниток в тексах, в четвертом столбе – разрывная прочность сухих ниток в даН (декаНьютоны), в пятом – тоже, но для мокрых ниток. Необходимо пояснить, что такое линейная плотность ниток. Линейная плотность ниток это масса 1000 метров ниток в граммах, т.е. в тексах. Линейная плотность ниток не равна произведению линейной плотности пряжи на число сложений пряжи, т.к. на 1000 м ниток идет значительно больше 1000 м пряжи за счет укрута пряжи. Все технические характеристики имеют большое значение. Так диаметр нужен для определения гидродинамического сопротивления, линейная плотность – для расчета расхода материалов на постройку орудия лова, прочность – для подбора материала под действующие на орудие лова силы.

Технические характеристики капроновых крученых веревок приведены в ОСТ15 77, капроновых плетеных шнуров – в ОСТ15 79, капроновых крученых канатов – в ГОСТ 10293, стальных канатов в ГОСТ 2688; 3069; 3070; 3071; 3077; 3079; 3083; 3088; 7665; 7667; 7668; 7669.

3.1.3. Сетематериалы.

Большенство орудий лова являются сетными. Для их постройки необходимо иметь сетематериалы в широком ассортименте. Промышленность выпускает сетематериалы из ниток и веревок, а в конструкции тралов есть части, которые представляют собой дели из канатов, которые изготавливают вручную. Сетные полотна отличаются не только материалами, из которых они изготовлены, но и шагом ячеи. Шаг ячеи – это расстояние в мм между двымя соседними узлами (см. рис. 21)

Рис. 21. Шаг ячеи.

Сетные полотна вывязывают на сетевязальных фабриках на специальных машинах Машины выпускают сетное полотно в виде прямоугольных кусков, которые называются куклами. Как правило длина куклы больше высоты. Высотой куклы называется ее размер в направлении, совпадающим с направлением затяжки косых узлов, которыми вывязываются узловые сетные полотна. Длиной куклы называется ее размер в направлении, перпендикулярном высоте. Куклы задаются следующими техническими характеристиками: шаг ячеи, структурная формула ниток, из которых лна изготовлена (или диаметр веревок, если дель веревочная), высота куклы в ячеях и масса в кг. Высота куклы и ее длина строго не ОСТируются, а являются предметом договора между заказчиком и исполнителем. У сетематериалов имеется два термина, означающих одно и тоже, это «сети» и «дели». Термин «сети» применяется для сетематериалов, которые идут на изготовление объячемвающих орудий лова, а «дели» – для отцеживающих орудий лова. Сетные полотна бывают уловые и безузловые. Безузловые бывают трикотажные, плетенокрученые и крученокрученые. По форме ячеи сетные полотна бывают ромбовидные и гексогональные (шестиугольные). Помимо шага ячеи применяется характеристика – размер ячеи. Размер ячеи измеряют плоским щупом, который внедряется в ячею под действием груза определенной массы. Размер ячеи не равен удвоенному шагу ячеи, а равен примерно 1.96 А.

Ниточные узловые капроновые сети изготавливают по ОСТ15 84. В ОСТе первый столб – шаг ячеи (от 12 до 300 мм); второй столб – высота провяза в ячеях, третий – длина провяза в м, последующие столбы – масса провяза в кг. Столбов последнего типа много, т.к. они различаются структурными формулами ниток. В столбах с массой провяза может стоять число, но может и быть прочерк, что означает, что сети такого ассортимента не выпускаются.

Ниточные узловые капроновые дели изготавливают по ОСТ 15 80. В этом ОСТе первый столб – шаг ячеи (от5 до 300мм) и большое число последующих столбов, в которых приводится масса в граммах одного метра квадратног фиктивной площади дели. Столбы последнего типа отличаются структурными формулами ниток.

Веревочные узловые капроновые дели изготавливают по ОСТ 15 78. Первый стол этого ОСТа – шаг ячеи дели (от 30 до 1200 мм) последующие – масса в граммах 1м² фиктивной площади дели. Столбы последнего типа отличаются диаметром веревок, из которых изготовлены дели. Здесь упоминалась фиктивная площадь делей, а что это такое будет сказано несколько позже. В остах на сети и дели приводится также информация о разрывной прочности ячей, которя не равна удвоенной прчности двух ниток или веревок, забераемыз в узел ячеи.

3.1.4. Материалы для оснастки орудий лова.

Для оснастки орудий лова используют материалы и изделия. Материалы – это вещества тяжелее воды или легче ее. Из эих материалов делают грузила и попдавки. На грузила идут такие материалы как камень, чугун и свинец. Плотность этих материалов составляет: камень – 2500, чугун – 7250, сталь – 7500 и свинец – 11300 кг/м³. Для поплавков используют дерево, пробку и различные пенопласты. Плотность этих материалов: дерево (легких пород) 300-400, пробка – 200-250, пенопласты: ПХВ 1 – 50-70,ПХВ 2 – 100-130, ПХВ 3 – 170-220, ПХА – 240, ПС 4 – 140, ПВ 1 – 150-200, ПХДС – 120 кг/м³.

Изделия для оснастки орудий лова – это кухтыли, скобы, вертлюги и гаки. Кухтыли – это пустотелые шары из стали, стекла или пластмасс. Кухтыли изготавливают диаметром от 80 до 300 мм и они имеют разную плавучесть.

Сведения о некоторых типах кухтылей приведены в таблтцн 3.

Таблица 3. Характеристики некоторых типов кухтылей

Тип кухтыля	Диаметр, мм	Масса, кг	Плавучесть, Н
Стеклянные	85	0.15	1.47
	120	0.40	4.91
	150	0.60	11.77
	180	0.90	20.6
	200	1.50	26.49
	300	4.20	103.99
	320	5.00	117.72
	340	5.50	169.71
Стальные δ=2мм	200	2.10	21.58
Стальные δ=2.5мм	250	2.50	24.52
	400	21.00	107.91
Силуминовый АМГ 5	200	1.20	30.41

Такелажные изделия (скобы, гаки и вертлюги) изучались студентами ранее в дисциплине «Морская практика» или «Основы морского дела».

3.2 Кройка, соединение и посадка сетных полотен.

Как было указано выше, сетные полотна выпускаются в виде прямоугольных кукол, а орудия лова могут иметь сложную форму. В этом случае орудие лова делают из деталей, имеющих форму непрямоугольную, а размеры меньше размеров куклы. Возникает проблема как-то резать сктные полотна. При этом необходимо учитывать два обстоятельства: первое, что сетное полотно не является сплошным материалом, а состоит из дискретных нитей и, если мы перерезаем нить, то разрушается ячея; второе – это то, что сетные полотна содержат большое число ячей, и, если мы каким-то образом режем сетное полотно, то делаем мы это повторяющимися циклами. Кройка (или резка) сетного полотна бывает по прямой, по косой и комбинированная. Кройка по прямой производится путем срезания двух нитей, принадлежащих одному узлу. При кройке по прямой мы остаемся на одной параллели (кройка по горизонтали) или на одном меридиане (кройка по вертикали). Кройкой по прямой мы отрезаем прямоугольный кусок от куклы ( в случае, если кройка по прямой выдерживалась по всем кромкам). При кройке по косой срезается только одна нить, принадлежащая узлу, при этом нити срезаются вдоль одной и тойже нити. Комбинированная кройка – это циклическое чередования резки по прямой с резкой по косой. Комбинированная кройка бывает положительная и отрицательная. Положительная комбинированная кройка – это такая кройка, при которой по прямой режутся две нити, принадлежащие одному узлу, вдоль высоты полотна, а отрицательная – вдоль длины полотна. Некоторые виды кройки показаны на рис. 22.

Рис. 22. Кройка сетного полотна.

Кройка на чертежах имеет свое обозначение. Оно заключается в выносной линии, проведенной к кроеной кромке, и полочки, на которой указывается цикл. В числителе полочки приводится число ячей, срезаемых по прямой, а в знаменателе – число нитей, срезаемых по косой. Циклы бывают пологие и крутые. Пологие – это циклы, содержащие большое число в числителе и молое в знаменателе, а крутые – наоборот. Циклы бывают простые и сложные. Прочтой цикл – это такой цикл, который содержит в числителе или знаменателе 0 или 1. Применение сложных циклов не может быть оправдано никакими причинами. Рабочий при производстве кройки все сложные циклы разбивает на простые, но в этом случае ему сложнее запомнить чередование простых циклов. Напричер, сложный цикл 3/5 рабочий разобьет на (1/2+1/1+1/2), но при большой высоте пластины сложный цикл повторяется могократно, и рабочему надо помнить многократно повторяющуюся сложную комбинацию, что снижает производительность труда и повышает вероятность ошибки. Циклы кройки расчитывают по формуле

Ц = (6)

где Ц – цикл кроя,

m – высота срезаемого клина в ячеях,

n – основание срезаемого клина в ячеях.

Пример обозначения цикла кройки показан на рис. 23.

Рис. 23. Обозначение цикла кройки на чертеже.

Выкроенные детали орудия лова затем надо соединять. Соединение сетных деталей бывает двух типов: съячейка и шворка. Съячейка заключается в том, что соединяемые кромки соединяют вывязыванием половины ряда ячей. Если съячеиваются детали с разным шагом ячеи, то съячейка осуществляется большим шагом. Съячейка бывает с циклом 1/1 или 1/2 или их комбинация. При цикле 1/1 с каждой кромки в шов берется по одной ячеи, а при цикле 1/2 к каждой ячее одной кромки пришивается две ячеи другой кромки. Делается это так, как показано на рис.24. На чертежах съячейка обозначается в виде выносной линии, которая является продолже линии соединения двух смежных деталей, на выносной линии делается запись n₁V n₂ n₃/n₄ где n₁ – число одинаковых швов, V – условное обозначение съячейки, n₂ – число нитей, которыми выполняется шов, n₃ и n₄ – цикл съячейки.

Рис. 24. Съячейка сетных полотен.

Пример обозначения съячейки показан на рис. 25.

Рис. 25. Обозначение съячейки не чертеже.

Мелкоячейные сетные полотна (шаг ячеи менее 20 мм) и кроенные кромки сетных полотен соединяют не съячейкой, а шворкой. При шворке в рубец берется по нескольку ячей с одной и другой кромок и шов обматывается шворочной ниткой или веревкой шлагами, через какое-то количество шлагов вывязывается выбленочный узел. На чертеже шворка обозначается виде специальной записи, приведенной на рис. 26.

Рис. 26. Условное обозначение шворки.

n₁ – число одинаковых швов, n₂ – число ниток или веревок, которыми выполняется шов, n₃ – число ячей, которое забирается в шов с каждой кромки, n₄ – число шлагов шворочной нитки или веревки вокруг жгута,которое закладывается между соседними двумя выбленочными узлами, n₅ – расстояние между выбленочными узлами в метрах.

Сетные детали орудия лова после их соединения необходимо прикрепить к силовому каркасу, т.е. посадить на подборы, топенанты и пожилины. Силовой каркас имеет две функции: во-первых, принять на себя сосредоточенные нагрузки и равномерно распределить их по ячеям; во-вторых, придать орудию лова заданную форму. О форме необходимо поговорить подробней, т.к. это очень важный вопрс. Форму орудий лова начнем рассматривать с одной ячеи. См. рис. 27.

Рис. 27. Форма ячеи.

На рис. 27. имеем прчмоугольную систему координат X-Y, в которой расположена как-то раскрытая ячея с шагом ячеи a и размерами диагонналей – 2X и 2Y. Посадочным коэффициентом по горизонтали будет называться отношение 2X к предельному размеру ячеи 2a.

U_X = (7)

где α – половина угла при вершине ячеи.

Аналогично по вертикали посадочный коэффициент будет

U_Y = (8)

Если сетное полотно содержит n ячей по длине и m ячей по высоте, то длина сети в жгуте будет

L₀ = 2an (9),

а высота сети в жгуте будет

H₀ = 2am (10)

Размеры сети в посадке будут

L = L₀*U_X и H = H₀*U_Y (11)

Тогда площадь сети в посадке будет

F = L*H = L₀*H₀*U_X*U_Y = F_Ф*δ (12)

где F_Ф = L₀*H₀ – фиктивная площадь сети, а δ = U_X*U_Y – коэффициент использования сетного полотна.

Фиктивная площадь – это несуществующая площадь, т.к. нельзя одновременно вытяну сеть в жгут по горизонтали и по вертикали, но по очередно это возможно. Нетрудно вытянуть сеть по горизонтали (или по вертикали) и измерить метром размер. Перемножив размер в жгуте по вертикали и горизонтали получаем фиктивную площадь, а определив взвешиванием массу куска можно получить ОСТовскую характеристику – массу 1 метра квадратного фиктивной площади, которая важна для расчета расхода материалов на постройку орудий лова. Не менее важной характеристикой является и коэффициент использования сетного полотна. Этот коэффициент является нелинейной функцией, т.к. представляет собой произведение двух нелинейных функций sinα и cosα в соответствии с (7 и 8). Орудия лова содержат в своем составе десятки, сотни и даже тысячи килограм сетей, и нам совершенно не безразлично, как используется сетное полотно. Один и тот же кусок сети, в зависимости от посадки, может иметь различную площадь, которая меняется от 0 до 0 через максимальное значение. Поэтому важно исследовать δ на максимум. Делается это известным способом: взять первую производную и приравнять ее к нулю.

(δ)^'=(sinα*cosα)^'=sin²α-cos²α=0, что означает sinα=cosα, а это возможно только в одном случае, если α=45°, при этом sinα=cosα==0.7071.

На рис. 28. показана зависимость δ =f(Ux).

Рис. 28. Зависимость коэффициента использования сетного полотна δ от посадочного коэффициента по горизонтали Ux.

Исходя из информации, приведенной на рис. 28., можно сделать вывод о том, что для тех орудий лова, для которых сетное полотно имеет назначение отгородить максимальную площадь при минимальных расходах сетного полотна,выгодно применять посадочный коэффициент Ux = 0.7071.

Исходя из геометрии и статики ячеи приведенный выше вывод не является единственным. На рис. 29 показана статика ячеи.

Рис. 29. Статика ячеи.

Ячея нагружена двумя силами F₁, которые вызывают силы натяжения в нитях Т. Силы Т перемещаем вдоль линии их действия из верхнего и нижнего узлов в правый и левый узлы. Складывая в правом и левом узлах силы Т получаем силы F₂. Сила F₁ равна

F₁ = 2Tcosα, от куда T = . С другой стороны сила F₂ =2Tsinα и

T=. Но, если Т=Т, то и =, от куда F₂=F₁=F₁ (13).

Вывод (13) особенно важен для тралов. В трале силы F₁ – это силы тяги траулера с одной стороны, и сопротивление трала с другой. Если дели тралов сажать на подборы с посадкой Ux = 0.707, то силы, сжимающие трал будут равны тяге судна и преодалеть эти силы с помощью оснастки совершенно не реальное дело. По этой причине подборы донных тралов сожали с посадкой 0.5. При такой посадке на покрытие поверхности трала требовалось на 13% делей больше, чем если бы при посадке 0.707. У пелагических тралов посадка еще меньше – Ux =0.3. При такой посадке стягивающие силы составляют всего 0.347 от силы сопротивления, что можно компенсировать оснасткой, но при этом на покрытие поверхности трала требуется на 43% делей больше, чем при посадке 0.707. С учетом того, что сама фигура пелагического трала в десятки раз превышает фигуру донного трала, а тяга одного и тогоже судна сохраняется постоянной, то задача буксировки пелагического трала представляется, на первый взгляд, неразрешимой. На практике, для решения этой проблемы, для снижения сопротивления трала резко увеличивают шаг ячеи в передних частях трала (со 100 мм до 20 и даже 60-ти метров). На чертеже посадка обозначается так, как показано не рис. 30.

Рис. 30. Обозначение посадки.

n₁ – число одинаковых швов; n₂ – число нитей или веревок, которыми выполняется шов; n₃ – число ячей, забираемых в огниво; n₄ – длина огнива в метрах.

На рис. 30 посадочный коэффициент задан, но в неявном виде. Для того, чтобы получить посвдочный коэффициент, надо n4 разделить на произведение

2а n₃, переведенное в метры.

3.3 Методы расчета расхода материалов на постройку орудий лова.

Рыболовные материалы дороже конструкционных материалов в машиностроении и строительстве, поэтому расчету расхода материалов на постройку орудий лова уделяется большое мвнимание. Действительно, если недозаказать материалы, то будет невозможно построить орудие лова, а если заказать лишнее, то это приведет к большим и неоправданным расходам денег.

Методов расчетов расхода материалов несколько (речь идет о расходе сетематериалов, как наиболее большой статье расходов). Первый метод – это расчет по фиктивной площади, второй – по куклам и третий – по длине нитки, пошедшей на вывязывание сетей. Оговоримся сразу, что третий метод не нашел заметного применения в практике. Второй метод применяется для очень больших орудий лова, в составные части которых входит много кукол (например, кошельковые невода или ставные невода). Первый метод применяется для орудий лова, у которых детали по высоте менее куклы (например, для тралов).

3.3.1. Расчет расхода сетематериалов по фиктивной площади.

Этот метод заключается в том, что для всех деталей орудия лова расчитывают фиктивные площади. Для этого сначала определяют длину и высоту деталей в жгуте по приведенным ранее зависимостям (9) и (10). Затем определяют фиктивные площади деталей в зависимости от их формы : для деталей, имеющих форму прямоугольников – F_Ф = L₀*H₀; для деталей, имеющих форму трапеции

F_Ф= (11), где L₀₁ и L₀₂ – длина в жгуте верхней и нижней кромок детали в метрах; если деталь имеет форму треугольника, то

F_Ф= 0.5L₀*H₀ (12), где L₀ – основание, а H₀ – высота треугольника.

По найденным площадям расчитываются массы деталей с использованием массы одного квадратного метра фиктивной площади из ОСТов на ниточные или веревочные дели, из которых состоят детали. Содержание ОСТов – это громоздкие таблици, мы предприняли попытку заменить их расчетными формулами, причем так, чтобы расхождения не превышали 3-5%.

Масса ниточных делей (одного метра квадратного фиктивной площади) может быть рассчитана

m= (13)

Для веревочных делей

m = (14)

В (13) и (14) m в кг/м²

3.3.2. Расчет расхода сетематериалов по куклам.

При расчете расхода материалов по куклам необходимо определить размер куклы в жгуте, а затем размеры в жгуте деталей орудия лова, изготавляемого из этого ассортимента. Высоту детали в жгуте делят на высоту куклы в жгуте определяют число кукол по высоте – М, затем проводят ту же операцию по длине и определяют число кукол по длине детали – N. Затем определяют общее каличество кукол, необходимое на постройку детали и орудия лова в целом K=M*N. Количество кукол умножают на массу куклы и получают массу детали. Примеры расчетов по обеим методикам будут приведены несколько позже.

3.3.3. Расчет расхода ниток, веревок и канатов на постройку орудий лова.

Сетные детали необходимо соединять между собой. Для этого существуют два способа: съячейка и шворка. На эти соединения необходимы материалы и, если их не заказать, то орудие лова построить будет невозможно.

Длину нитки на съячеку ниточных делей можно рассчитать:

(15)

Длину веревки на съячейку веревочной дели

(16)

В (15) и (16) рассчитывается длина ниток и веревок в метрах на один метр шва. Если съячеиваются дели с разным шагом ячей, то съячейка ведется большим шагом.

Длину ниток на шворку можно рассчитать:

(17)

Длину веревок на шворку

(18), где n – число ячей, забираемых в шов с каждой кромки.

После расчета длин ниток или веревок на съячейку или шворку необходимо рассчитать массу ниток или веревок. Это можно сделать по ОСТам, но можно и по формулам:

масса ниток - (19)

масса веревок - (20)

масса канатов - (21)

В (19-21) масса в кТ, т.е. в кг на 1000 метров материала.

3.4. Конструкторская документация на орудия лова.

Конструкторская документация на орудия лова представляет собой набор документов, состоящий из расчетно – пояснительной записки (РПЗ), чертежей и спецификаций. В РПЗ приводится информация на какие условия эксплуатации расчитано орудие лова, какие его основные параметры, в каких пределах могут варьироваться параметры, какими средствами оснастки можно добиться варьирования параметров, какие математические модели использовались при проектировании орудия лова и какие коэффициенты запаса прочности применялись. Чертежи орудий лова бывают только сборочными, деталировок нет. Номенклатура чертежей состоит из: чертежа общего вида, раскроя деталей орудия лова, остропка и оснастка орудий лова. На чертеже общего вида приводится информация о главных размерениях орудия лова, взаимное соединение его частей и сведения:

• для какого объекта лова предназначено орудие;

• для какого типа судна предназначено орудие;

• для какого промыслового района предназначено орудие;

• длина по подборам;

• длина по топенантам;

• вертикальная зона действия;

• горизонтальная зона действия;

• скорость буксировки (если речь идет о буксируемом орудии лова);

• масса в сухом и в мокром виде.

На чертеже раскроя приводится информация об ассортименте сетематериалов (шаги ячей, диаметры веревок, из которых изготовлены дели или структурные формулы ниток, из которых изготовлены сети или дели); о форме сетных деталей (задается через циклы кройки); о способах соединения сетных деталей и о способах усиления кромок сетных деталей.

На чертеже остропки и оснастки орудий лова приводится информация о длинах канатов, шнуров и веревок; их ассотимент и сособы посадки сетных деталей к силовому каркасу. Также приводится информация о типах и количестве поплавков, кухтылей и грузил.

Ко всем чертежам должны быть выполнены спкцификации, в которых указываются номера позиций, наименование деталей, материал , количество единиц деталей и масса единици детали.

Помимо перечисленного к орудиям лова прилагается сводная ведомость материалов на его постройку, в которой указывается полный перечень всех материалов с указанием масс по всем видам ассортимента и суммарная масса материалов. В сводной ведомости указываются цены за единицу измерения каждого материала, сумма на материал по видам ассотимента и общая сумма на материалы. В калькуляцию на орудие лова входят статьи: стоимость материалов, стоимость работ, дополнительные расходы на аренду помещения, где строилось орудие лова, аренду механизмов, применяемых при постройке, транспортные расходы на привоз материалов в Украину, таможенные расходы на границе, транспортные расходы на транпортировку готового орудия лова к заказчику, НДС и накладные расходы. Заказчик должен знать, какие расходы его ожидают при заказе нового орудия лова.

3.5. Виды износов материалов и методы повышения их долговечности.

Материалы растительного происхождения более всего подвержены разрушению от гниения. Гнилостные бактерии растворяют пектин, который связывает макро молекулы природного полимера – целюлозы в элементарных природных волокнах после чего элементарное волокно теряет прочность и распадается. Меры борьбы с этим видом износа материалов направлены на дезинфекцию материалов. Раньше для этих целей применялась смола, т.е. материалы подвергались осмолке. Однако эта технология в настоящее время запрещена, т.к. она вредна для здоровья людей (пары смолы оказались концерогенными). Поэтому в настоящее время дезинфекцию материалов растительного происхождения проводят медным купоросом.

Материалы синтетические не подвержены гниению, но у них есть свой, присущий только им вид износа – инсоляция. Инсоляция – это расщепление молекул полимеров под действием ультрафиолетовой части спектра солнечного света. Этот износ приводит к заметному падению прочности полимерных материалов. Способ борьбы с инсоляцией – это окраска материалов. Окраска препятствует проникновению коротковолновых лучей во внутрь материала, хотя при этом поверхностные части материала страдают. Мы рассмотрели два вида износов, из которых один характерен для растительных, а другой для синтетических. Есть износ общий для всех материалов – это абразивный износ, т.е. износ от истпрания. Сами рыболовные материалы любой природы имеют поверхностную твердость очень незначительную, а контактируют они с материалами, имеющими высокую твердость. Контактирующие поверхности – это, в лучшем случае, деревянный настил промысловой палубы, но это может быть и сталь слипа или фальшборта, а также камни, кораллы и рифы на морском дне. Износ от истирания происходит интенсивно, поэтому от него необходимо применять эффективные методы защиты. В качестве защиты магут использоваться конструкции, например, грунтропы у донных тралов или роллы на палубе или на фальшборте. Кроме этого магут использоваться специальные материалы, защищающие основной рыболовный материал. Такие материалы должны обладать целым набором качеств: по цене – значительно дешевле защищаемого материала, хорошо противостоять истиранию, должны быть доступны и недефицитны. Такими материалами для защиты синтетических материалов являются латексы синтетических каучуков. При защите латексами сетематериалы или орудия лова вцелом погружаются в ванну с латексом, затем дают стечь избытку латекса и пропитанный материал или орудие помещают в специальную камеру, в которой в атмосфере серы и при повышенной температуре происходит реакция вулканизации латекса. В результате рыболовные материалы оказываются под тонкой пленкой резины. Практика латексирования орудий лова показала высокую эффективность этой технологии защиты материалов от истирания.

Необходимо отметить, что всякая технология защиты материалов должна иметь экономическую целесообразность. Пусть материал до защиты имеет стоимость S₁ и срок службы t₁, тогда амортизация будет A₁ = S₁/t₁. После применения какой-то технологии по защите материала он становится дороже S₂, но и служит дольше t₂ и амортизация будет A₂ = S₂/t₂. Технология будет экономически выгодной в случае, если A₂<A₁ или t₂>t₁*S₂/S₁.

3.6. Сетеснастное хозяйство

Рыбная промышленность имеет свое сетеснастное хозяйство, состоящее из фабрик, цехов, складов и частных фирм. Исходное сырье для производства рыболовных материалов в виде пряжи рабная промышленность покупает у текстильной промышленности. Далее на сетевязальных фабриках из пряжи крутят нитки, веревки и шнуры. Канаты крутят на отдельных заводах (в Украине – это Харьков и Одесса). На сетевязальных фабриках из ниток и веревок вяжут на специальных машинах сетные полотна. В Украине такая фабрика расположена в Мариуполе, но там вяжут сети только из ниток. Дели из веревок приходится покупать в России и ближайшая фабрика в Решетихе Рязанской области. Из сетематериалов в цехах постройки орудий лова изготавливались любые орудия. Цехи были расположены в Одессе, Севастополе, Керчи, но сейчас они закрыты. Предпринематели, занимающиеся промыслом строят орудия лова для своего потребления с использованием временных бригад, которые нанимают на период постройки орудия. Делается это в неприспособленных помещениях без применения средств механизации и без технологий упрочнения материалов. От этого себестоимость постройки орудий лова становится высокой, а срок службы низкий, что сказывается на рентабельности промысла вцелом.

4. Элементы механики орудий лова.

4.1. Внешние силы, действующие на орудия лова.

Для лучшего понимания принципов работы орудий промышленного рыболовства студентам специальности СВ необходимо дать в небольшом объеме механику орудий лова. В механике орудий лова рассматриваются проблемы взаимосвязи между формой орудия лова и внешними силами, действующими на него. Кроме того, рассматриваются вопросы замены реальных орудий их расчетными схемами. Сами расчетные схемы позволяют по внешним силам и по форме орудия лова рассчитать внутренние силы, и на этой основе подобрать прочные сечения деталей орудий лова.

К внешним силам, действующим на орудия лова, относятся: гидростатические силы; гидродинамические силы, усилия, развиваемые рыбой; силы взаимодействия с грунтом.

4.1.1. Гидростатические силы.

Гидростатические силы – это силы плавучести, создаваемые поплавками, топящие силы, создаваемые грузилами и силы, действующие на полые тела и создаваемые гидростатическим давлением. Гидростатическое давление зависит от плотности воды и глубины погружения тела

Р_ГСт = ρ*Н (22)

где ρ – плотность воды, кг/м³,

Н – глубина погружения, м.

Гидростатическое давление может сжимать пенопластовые поплавки или надувные буи и уменьшать их силу плавучести. Кроме того, давление может разрушить полые кухтыли, если глубина погружения окажется больше предельной для них. Здесь упоминалась сила плавучести, о которой, в виду ее важности, необходимо поговорить подробней. Сила плавучести есть разница между выталкивающей силой и силой веса. По закону Архимеда на тело, погруженное в жидкость, действует выталкивающая сила, равная весу жидкости, вытесненной телом. На рис. 31 показаны эти силы.

Рис. 31. Силы, действующие на погруженное тело.

Сила веса тела равна G = ρ_T*V_T (23)

Выталкивающая сила равна Q = ρ_B*V_T (24).

Тогда сила плавучести будет равна P = Q – G = V_T(ρ_B – ρ_T) (25).

Характеристика V_T иногда трудно определяемая, поэтому ее можно заменить значением, определенным из (23) V_T = G/ ρ_T и получим

Р = G() (26)

С помощью (26) можно считать силы плавучести, если плотность тела меньше плотности воды, и топящие силы, если плотность тела больше плотности воды, при этом в выражении (26) плавучесть получится с отрицательным знаком, что говорит о направлении действия силы (за положительное направление принято направление вверх), знак в расчетах не учитывается.

4.1.2. Гидродинамические силы.

К гидродинамическим силам относятся силы сопротивления, подъемные и распорные силы. Эти силы обусловлены особенностями обтекания тел, буксируемых в воде или неподвижных тел, на которые набегает течение. Природу гидродинамических сил студенты изучают в дисциплине «Гидравлика и гидроприводы», поэтому здесь мы этот вопрос рассматривать подробно не будем. Отметим лишь, что полную гидродинамическую реакцию принято раскладывать на составляющие в прямоугольных системах координат. Одна из этих систем - поточная, в ней ось Х совпадает с вектором скорости, ей перпендикулярна ось Y. Вторая система координат – связанная, в ней ось X₁ (или τ) совпадает с какой-то линейной характеристикой тела (например, для крыла с хордой), а парой для нее – ось Y₁ (или n). Гидродинамические силы широко используются в орудиях лова. Например, для раскрытия трала по горизонтали используются распорные траловые доски. При их буксировке возникают силы распорная и сопротивления. Формулы, по которым рассчитываются эти силы, были приведены ранее (2 и 3).

В механике орудий лова принято разделять методики расчетов гидродинамических сил по виду обтекаемых тел. Сначала рассматриваются тела стабильной формы: шар, цилиндр и пластина.

4.1.2.1. Шар.

Методика расчета сопротивления шара сводится к следующим последовательным операциям:

• расчет площади сопротивления шара – F=,

• определение плотности воды – ρ_В=1021.3-0.2t+0.743S, где t - температура воды, S – соленость воды, промилле;

• пересчет скорости с узлов в м/с – V(м/с)=0.5144V(узлы),

• определение кинематической вязкости – υ=(1.69-0.03t+0.002S)*10^-6,

• определение числа Рейнольдса – Re=,

• определение коэффициента сопротивления C_X – Приложение 3 [1],

• определение сопротивления R_X= C_X.

4.1.2.2. Цилиндр.

• Расчет площади сопротивления цилиндра F=l*d,

• вторая – пятая операции такие же, как у шара,

• определение коэффициента сопротивления бесконечного, перпендикулярного цилиндра – Приложение 4 [1].

• определение поправки на удлинение к₁=0.53+0.017λ-2.37*10^-4λ², где λ=l/d, цилиндр с λ>40 считается бесконечным,

• определяется поправка на угол между осью цилиндра и вектором скорости к₂ = 0.25+sin³α,

• определение сопротивления R_X=C_X*k₁*k_2.

4.1.2.3. Пластина.

У пластины определяется не только сопротивление, но и подъемная или распорная сила. Коэффициенты Сx и Сy зависят от формы крыла в плане, от удлинения и от относительной толщины профиля. Эти характеристики определяются продувками крыльев и, как правило, задаются.

4.1.2.4. Сопротивление плоских сетей.

Плоские сети перпендикулярные потоку:

Rx=Cx_Н (27), где F_Н=F_Ф*d/a, а Сх=3(2F₀/Re)^0.07.

Для малых чисел Re можно использовать другие зависимости

R₉₀=1800_ГV² (28) или R₉₀=1080(29)

Для сетей параллельных потоку R₀=18F_ГV² (30) или

R₀=18 l^-0.2 F _ГV^1.75 (31) или Сх = 0.1Re^0.14 (32)

Для сетей под углом α к потоку R_α = R₀+( R₉₀- R₀)α/90 (33) или

Сх=0.0137α-0.00003α²+04477 (34)

Су = 0.0147 α-0.00018 α²+0.0568 (35).

Для конусных сетей R_К = R₉₀*χ (36), где χ=0.6+0.42L/D, а R₉₀ - сопротивление плоской сети, имеющей площадь πD²/4, L-длина образующей полного конуса. Зависимость (36) пригодна только для малых чисел Рейнольдса, не характерных для тралов. Для тралов можно рекомендовать формулу Зын Ван Вэ.

R_К = 112ΔλθFV^1.5 (37), где Δ=11.7(u_Xu_y)²-10.8(u_Xu_y)+3.4,

λ=0.5+0.1(L/D), θ=0.5+13.2(d/a), а F= πD²/4.

Известно, что трал состоит из делей разного ассортимента, в этом случае реальный набор делей заменяют эквивалентной конусной сетью, имеющей характеристики – шаг ячеи и диаметр веревок средневзвешенные.

,d_СВ=,F_OСВ=.

В этих зависимостях a_i, d_i и F_Oi – шаг ячеи, диаметр веревки и относительная площадь i-той пластины, а F_Hi – площадь нетто i-той пластины.

Зависимости (36) и (37) – для полных конусов, а трал представляет собой усеченный конус. В этом случае поступают следующим образом: усеченный конус достраивают малым конусом до полного и считают его сопротивление, затем считают сопротивление малого конуса и отнимают его от сопротивления большого достроенного конуса, получают искомую величину усеченного конуса.

В некоторых случаях сопротивление усеченного конуса можно заменить расчетом сопротивления плоской эквивалентной сети, расположенной под углом α к потоку (метод Дверника А.В.) – Сх=0.04α-0.09 (38)

Зависимостью (38) можно воспользоваться только при выполнении трех условий: 1. – чтобы числа Re находились в зоне Re=10³-10⁴, 2. – чтобы относительная площадь находилась в диапазоне F_O=0.04-0.3, 3. – чтобы углы атаки находились в диапазоне α=6-14°. Относительная площадь рассчитывается по зависимости F_O=.

4.1.3. Силы взаимодействия с грунтом.

Взаимодействие орудий лова с грунтом проявляется в трех аспектах: во-первых, трение о грунт деталей орудий лова; во-вторых, резание грунта килями досок донных тралов; в-третьих, взаимодействие с грунтом якорей, удерживающих орудие лова на месте.

Силы трения о грунт деталей орудий лова рассчитываются по известной зависимости и зависят от типов трущихся пар. R_TP = f*N (39), где f - коэффициент трения, зависящий от трущихся пар (приведен в табл. 4), N – нормальное давление.

Таблица 4. Коэффициенты трения некоторых пар в воде.

Материал	Коэффициент трения
	Гравий с песком	Мелкий песок
Чугун, сталь	0.47	0.61
Дерево	0.51	0.73
Камень	0.54	0.70
Свинец	0.44	0.53
Мешки с песком	0.63	0.76
Канат растительный	0.70	0.80

Силы резания грунта килями досок донных тралов приводят к появлению дополнительного сопротивления Rxг = 0.5Cxгρ_гV²F_К (40)

где Схг – коэффициент сопротивления резания грунта (см. табл. 5),

F_К – площадь киля доски.

Таблица 5. Коэффициенты сопротивления резания грунта.

Угол атаки, °		10	20	30	40	50
Схг	Илистый песок	3.30	7.50	13.70	18.40	23.40
	Песок	5.68	8.62	9.80	15.00	17.10

Силы взаимодействия якорей с грунтом зависят от типов якорей. В рыболовстве применяются как металлические якоря определенной конструкции (чаще всего – адмиралтейские), так и просто мешки с песком или камнями. Последние держат только за счет силы трения и их эффективность не высокая по двум причинам: во-первых, коэффициент трения всегда много меньше, чем коэффициент держащей силы якоря с лапами, зарезающимися в грунт; во-вторых, песок и камень теряют вес в воде намного существенней, чем металл. Несмотря на это рыбаки еще часто применяют якоря в виде мешков с балластом, что, безусловно, можно рассматривать как порочную традицию.

Держащая сила якоря в виде мешка с балластом рассчитывается по зависимости: F = G (41), где F – держащая сила, G – вес якоря в воде, f – коэффициент трения (см. табл. 4), α – угол между оттяжкой к якорю и горизонтом.

Держащая сила якоря рассчитывается по зависимости F=kG (41), где k – коэффициент держащей силы якоря. Для адмиралтейского якоря в зависимости от типа грунта k = 8-13. Для сравнения эффективности якорей рассмотрим числовой пример. Дано: якорь в виде мешка с песком, массой 60 кг, длина оттяжки равна пяти глубинам. Определить его держащую силу и массу стального адмиралтейского якоря с такой же держащей силой. Решение: при отношении противолежащего катета к гипотенузе 1/5 = 0.2, угол α=11.5°, tg11.5=0.204; по табл. 4 имеем f=0.76 (мелкий песок); вес якоря в воде будет

G=mg(-1)=60*9.81*(-1)=-338.4 н.

Такую держащую силу будет иметь адмиралтейский якорь весом в воде

G=-338.4/10=-33.84 н или массой m===3.99 кг.

Таким образом, можно убедиться, что стальной якорь простейшей конструкции намного эффективней, чем мешки с песком.

4.2. Расчетные схемы орудий лова.

Реальные орудия лова представляют собой инженерные сооружения особого класса. Их особенностью является то, что в большинстве случаев орудия лова – это пространственные оболочки, причем оболочки проницаемые. Если для расчетов орудий лова использовать опыт из других областей инженерной практики, то очень скоро можно убедиться, что для многих расчетов аналогов нет. Детали орудий лова, как правило, гибкие конструкции, которые не могут работать на сжатие или изгиб, а могут работать только на растяжение. Казалось бы, растяжение – это простейшая деформация: бери силу, дели ее на площадь сечения, получай напряжения, и по допускаемым напряжениям с учетом коэффициентов запаса прочности выбирай прочный размер детали. Однако тут кроится одна, но очень серьезная трудность: под действием внешних сил орудие приобретает сложную пространственную форму, а от этой формы зависят и сами внешние силы. В этих условиях определить вектора сил, приложенных к детали орудия лова чрезвычайно трудно, а часто просто не возможно. Поэтому реальные орудия лова заменяют упрощенными расчетными схемами, расчеты которых дают нам ответы, но с определенными погрешностями.

Чаще всего расчетными схемами являются наборы гибких нитей. Гибкая нить под действием внешних сил может принимать формы:

1. ломаной линии, если на гибкую нить действует несколько сосредоточенных сил;

2. цепной линии, если на гибкую нить действует система распределенных по длине нити сил;

3. параболы, если на гибкую нить действует система распределенных по хорде сил.

На рис. 32 показан элемент гибкой нити и ее геометрия и статика.

Рис. 32 Элемент гибкой нити.

На рис. 32. изображена гибкая нить длиной – S, на верхнем конце – сила Т, под углом к горизонту α и ее составляющие Tx и Ty. На нижнем конце действует сила To под углом к горизонту α₀ и ее составляющие Tox и Toy. Нижний конец гибкой нити идет на глубине Н и на расстоянии от верхнего конца по горизонту L. Нить находится под действием двух систем распределенных сил: сил веса, интенсивностью q, и сил гидродинамического сопротивления, интенсивностью к.

Интенсивность сил веса можно определить по:

q=mg, (39) где m – масса одного метра гибкой нити;

интенсивность сил сопротивления можно определить по:

k=1.1(40), где d-диаметр гибкой нити.

Если представить, что изображенная на рис. 32 гибкая нить – это ваер, спроектированный на ДП судна, то можно найти:

T_0y=G_Д+G_ГУ, где G_Д – вес траловой доски в воде, G_ГУ – вес грузов углубителей в воде.

T_0X=0.5R_XTP. Тогда α₀ =(41)T₀=(42)

Из q, k и α₀ можно получить служебные коэффициенты a, b, m и B:

a= (43), b=1/a (44), m= (45), B=(46).

После чего можно получить остальные недостающие элементы.

T=T₀+q*H, (47) α=arccos(48), S=(49), p=(50)

L=pln (51).

Рассмотрим еще несколько расчетных схем. Представим простейшую модель траловой системы, где судно представлено материальной точкой, трал - материальной точкой и Ваер – прямой стержень (рис. 33).

Рис. 33. Простейшая модель траловой системы.

Если система находится в равновесии, то можно написать

G*L=R*H и тогда H=G*L/R (52). Получили очень важный вывод о том, что горизонт хода трала линейно зависит от веса досок и грузов углубителей в воде, от длины ваеров (L=S*cosα), и гиперболически зависит от сопротивления трала. Если величину сопротивления представить упрощенно R=k*V², то становится понятным, насколько сильна зависимость горизонта хода от скорости траления.

Рассмотрим упрощенную модель передней части трала (Рис. 34)

Если представить для упрощения, что P=G, то равновесие моментов относительно точки А дает: P*L=R/2*h/2, от куда h=4P*L/R (53), т.е. вертикальное раскрытие трала линейно зависит от сил оснастки подбор и длины кабелей с голыми концами, и обратно пропорционально от квадрата скорости траления.

Рассмотрим простейшую модель траловой системы в горизонтальной плоскости (рис. 35)

Рис. 34. Передняя часть трала.

Рис. 35. Горизонтальная проекция траловой системы.

На рис. 35 Rx – это сопротивление доски и половина сопротивления трала, Ry – это распорная сила доски, L – проекция длины ваера, В – расстояние между досками. Тогда из уравнения равновесия относительно точки А имеем: Ry*L=Rx*B/2 или B=2Ry*L/Rx (54)/

Все приведенные модели имеют как преимущества, так и недостатки. К преимуществам можно отнести то, что на этих моделях просто и наглядно видны зависимости основных параметров траловой системы от регулирующих воздействий. К недостаткам можно отнести то, что все модели представлены как проекции на какие-то плоскости и в моделях не учитывается действие на параметры траловой системы сил в перпендикулярных плоскостях. Так в моделях в виде горизонтальных проекций, не учитываются силы плавучести и веса, а в моделях в виде вертикальных проекций, не учитываются распорные силы досок. По этой причине расчеты траловой системы по простейшим расчетным схемам имеют погрешности. Более точное изучение орудий лова возможно лишь на объемных физических моделях.

Здесь не приводятся расчетные схемы других орудий лова, т.к. конспект рассчитан на судоводителей, которым будет достаточно и приведенного материала.