Глава VI надежность и износ орудий лова рыбы

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ НАДЕЖНОСТИ ОРУДИЙ ЛОВА РЫБЫ

Орудие лова находится в работоспособном или неработоспособном состоянии. В первом случае орудие лова выполняет свои функции и сохраняет значения производительности лова, некоторых размеров, прочности элементов и т. д. в пределах, установленных нормативно-технической документацией. Неисправность некоторых элементов (например, порывы отдельных ячей) приводит в общем случае не к потере работоспособности, а к снижению эффективности работы орудия лова. Поэтому орудие лова считают работоспособным, если его эффективность выше некоторой величины.

Переход орудий лова из работоспособного состояния в неработоспособное называют отказом. По характеру изменения свойств элементов орудий лова отказы делят на постепенные и внезапные. Постепенные отказы возникают в результате истирания, деформаций, изменения свойств соединений и старения элементов орудий лова. Эти процессы сопровождаются потерей прочности, местными порывами сетного полотна, нарушением мест соединений элементов, деформацией ячей и веревочно-канатных элементов орудий лова и т. д.

Внезапные отказы наблюдаются при резком изменении свойств элементов орудий лова под действием значительных динамических или статических перегрузок и являются чисто случайными.

По связи отказов элементов орудий лова между собой различают независимые и зависимые отказы. Независимые отказы вызываются в основном причинами внутреннего характера. К ним относят порывы сетного полотна при задевах, постепенные отказы большинства элементов орудий лова и т. д. Зависимые отказы являются следствием отказов соседних элементов.

Периоды эксплуатации орудий лова. Работу орудий лова, как и других изделий, делят на три периода: приработки, нормальной эксплуатации и износа. Для первого периода характерны приработочные отказы. Они связаны с дефектами элементов, прочность которых значительно ниже требуемого уровня, грубыми ошибками в конструкции орудия лова, приводящими к перегрузке элементов, ошибками при постройке орудий лова и т. д.

Так как приработочные отказы закончились, а износовых отказов еще нет, то надежность орудий лова в этот период определяется внезапными отказами* Среднее количество отказов орудий лова за единицу времени в этот период остается примерно постоянным.

В третьем периоде к внезапным отказам добавляются постепенные износовые отказы. Общее среднее количество отказов возрастает.

Элементы надежности орудий лова. При изучении надежности орудие лова делят на отдельные элементы, для которых возможна количественная оценка надежности, учитываемой при расчете надежности всего орудия лова.

По известным показателям надежности элементов определяют надежность орудий лова с учетом характера соединения элементов.

Свойства надежности орудий лова. Как было отмечено в § 12, надежность орудий лова характеризуют несколькими свойствами: безотказностью, долговечностью, ремонтопригод-ностью и сохраняемостью. Под безотказностью понимают свойство орудия лова сохранять работоспособность в течение некоторого времени наработки без вынужденных перерывов- Многие орудия лова работают часть суток и сезонно.

Долговечность — свойство орудия лова сохранять работоспособность до предельного состояния с необходимыми перерывами для ремонтов. Работоспособность орудия лова обычно поддерживают путем ремонтов. Но это не вечно.

Ремонтопригодность характеризуют как приспособленность изделия к предупреждению и устранению отказов и неисправностей путем проведения осмотров и ремонтов. Ремонтопригодность орудий лова в общем случае зависит от времени

на обнаружение отказа и времени на устранение отказа. Некоторые элементы орудий лова (многие виды плава, груза и другой оснастки) работают до первого отказа и их называют не-ремонтируемыми.

ХАРАКТЕРИСТИКА НАДЕЖНОСТИ ОСНОВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ОРУДИЙ ЛОВА РЫБЫ

Сетное полотно. Для сетного полотна характерны неисправности или отказы в результате порывов ячей, потери прочности, перекоса с ячей из-за переползания узлов и остаточной деформации нитей, разлохмачивания нитей и т. д. Порывы ячей приводят к неисправностям или отказу орудий лова в зависимости от вида орудия лова, места и количества порванных ячей. Считают неисправными, но работоспособными, например, объячеивающие орудия лова, у которых порванных ячей не более 50—60% общего числа. К неисправным относят орудия лова с порывами сетного полотна в местах, где концентрация рыбы невелика (крылья, приводы). Считают отказавшими объячеивающие орудия лова с изорван-ностью сетного полотна большей, чем указано выше, и другие орудия лова даже с незначительными порывами сетного полотна в местах концентрации рыбы (мотни, садки и т. д.) или крупными порывами в других частях. Снижение прочности сетного полотна приводит лишь к увеличению интенсивности появления неисправностей и отказов в результате порывов сетного полотна. Следовательно, от прочности сетного полотна зависит уровень надежности орудия лова.

Веревочно-канатные элементы. Неисправности и отказы веревочно-канатных элементов связаны с остаточными деформациями, порывами прочности, разрыхлением и перебоинами прядей, а у стальных канатов, кроме того, с порванностью проволок, ржавчиной, колышками прядей. Остаточные деформации тяговых органов, подбор, пожилин, оттяжек и т. д. служат непосредственной причиной неисправности или отказа орудия лова (например, когда в результате деформации нарушается форма орудия лова и это приводит к снижению эффективности его работы). Порывы тяговых веревочно-канатных элементов, становых тросов, рам, подбор, как правило, приводят к отказам орудия лова, часто весьма серьезным.

Плав и загрузка. Неисправности и отказы плава связаны с его деформацией, поломкой, насыщением влагой, что приводит к полной или частичной потере плавучести. Вмятины металлических кухтылей относят к неисправностям. Однако они существенно снижают способность кухтылей сопротивляться сжимающим нагрузкам и, следовательно, повышают вероятность их отказа.

Места соединения элементов сетных орудий лова. Надежность орудий лова зависит не только от свойств элементов, но и мест их соединений. Большая часть соединений элементов образована нитевидными материалами. Во время их эксплуатации они деформируются, нарушая плотность соединений. Это приводит к потере прочности соединений и повышенному износу соединяемых элементов. Неисправности и отказы других видов соединений (скобами, вертлюгами, гаками и т. д.) также вызывают неисправности и отказы орудия лова.

Физические средства интенсификации лова. К физическим средствам интенсификации лова как элементам орудий лова можно отнести лишь источники физических полей и устройства, с помощью которых тот или иной вид энергии (массы) подводится к источнику. Следовательно, при исследовании надежности орудий лова, работающих с применением средств интенсификации лова, необходимо принимать во внимание показатели качества и износ кабелей, соединительной арматуры, излучателей (ламп накаливания, электродных систем, акустических излучателей и т. д.).

АНАЛИЗ НАДЕЖНОСТИ ОРУДИЙ ЛОВА РЫБЫ

Результаты качественного анализа отказов орудий лова Удобно представить в виде дерева отказов (схемы Исикавы). На этой схеме первые ответвления характеризуют элементы орудия лова, а вторые — виды их отказов. На рис. 1 изображена обобщенная схема Исикавы для отказов орудий лова. Такая схема облегчает систематизацию отказов, объяснение их причин и разработку мероприятий по обеспечению высокой надежности орудий лова. На схеме можно указывать не только виды, но и причины отказов, показатели, по которым тот или иной элемент орудий лова заменяют, если в процессе лова отказа не наблюдается, классифицировать значимость факторов, вызывающих отказы, указывать их взаимосвязь и т. д. Результаты сравнительного количественного анализа отказов удобно оформлять в виде диаграммы Парето, характеризующей относительную долю (в %) каждого из видов отказов или каждого из элементов орудия лова и кумулятивный (накопленный) процент отказов.

Рис.1 Схема Иикавы для отказов орудий лова.

ОСНОВНЫЕ ВИДЫ ИЗНОСА ОРУДИЙ ЛОВА РЫБЫ

Механический износ проявляется в потере прочности при истирании о грунт, палубу, борта судна, промысловые механизмы, взаимном трении элементов, длительном действии растягивающих усилий и изгибающих напряжений и т. д.; порывах в результате статических и динамических перегрузок при задевах о грунт, палубу судна, на волнении, при больших уловах, рывках рыбы; деформации ячей и т. д.

Химический износ уменьшает прочность и эластичность элементов орудий лова под влиянием света, повышенной температуры, воздействием влаги.

Снижение прочности при действии солнечного света (инсоляции) связано с процессом окисления молекул волокон в присутствии кислорода воздуха. Процесс активизируется ультрафиолетовыми лучами, которые несут энергию, разрушающую связи в макромолекулах.

При повышенной температуре так же, как и при облучении, образуются радикалы или ионы, способные взаимодействовать даже с устойчивыми молекулами, продолжая или даже ускоряя разрушение макромолекул.

Синтетические материалы стареют и при воздействии влаги. Этому виду старения особенно подвержены лавсан, капрон, нейлон и т. д., молекулы которых достаточно хорошо реагируют .с водой. Скорость старения увеличивается с повышением температуры.

Биохимический износ растительных волокнистых материалов вызывают аэробные и анаэробные бактерии, грибки.

ОСНОВНЫЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ ИЗНОСА ОРУДИЙ ЛОВА РЫБЫ

Сетное полотно. Потеря прочности сетного полотна обусловлена истиранием, усталостными явлениями, химическим и биохимическим износом. По результатам исследования износа при трении можно сделать следующие выводы: при небольшой нагрузке износ сетного полотна мал, с увеличением нагрузки износостойкость резко падает; износостойкость при трении снижается с уменьшением толщины и крутки образца, толщины элементарного волокна, из которого образец скручен.

Усталостные явления в сетном полотне связаны с действием статических и динамических нагрузок. При статической нагрузке до 70—80% разрывной заметного изменения прочности с увеличением длительности нагружения практически не наблюдается. При нагрузке более 70—80% разрывной некоторые ячеи рвутся через 1—2 ч. Прочность соседних целых ячей практически не изменяется. Химический износ сетного полотна под влиянием светопогоды при соблюдении правил эксплуатации и хранения обычно невелик у орудий лова с небольшим сроком службы и может быть существенным у орудий лова со сроком службы несколько лет. Невелик химический износ синтетических сетематериалов под действием влаги и биохимический износ. В результате наблюдений за износом сетного полотна орудий лова установлены закономерности потери прочности с учетом всех видов износа.

Веревочно-канатные элементы из синтетических и растительных материалов. Износ синтетических и растительных веревочно-канатных элементов происходит в результате действия контактных, растягивающих и изгибающих напряжений, истирания, химического и биохимического износа. Влияние тех или иных факторов на результирующий износ зависит от условий работы элементов. Они существенно неодинаковы для тяговых органов, подбор и элементов оснастки, контактирующих и не контактирующих с грунтом и т. д.

Стальные канаты. Износ стальных канатов вызывают; контактные и изгибающие напряжения, циклическая усталость, обрывы, истирание, ржавление и деформации проволок. Контактные напряжения обусловлены давлением между проволоками и поверхностью блока или барабана, прядями каната, витками и слоями проволок и проволоками отдельных прядей. Величина изгибающих напряжений зависит от структуры каната, количества прядей и проволок, вида сердечника, угла и направления свивки, отношения диаметра блока к диаметру каната и т. д. Прочность быстро снижается на вращающихся блоках, особенно при периодических нагрузках. Это объясняется циклической усталостью проволок под действием переменных напряжений. Одним из показателей износа стальных канатов является число оборванных проволок каната на шаге свивки. Число таких проволок резко возрастает к концу срока эксплуатации.

Важной характеристикой износа стальных канатов является истирание наружных и внутренних проволок. Истирание уменьшает площадь сечения необорванных проволок на 10— 15% и соответственно прочность каната.

Комбинированные канаты. Из-за особой структуры каната и различия модуля упругости стальных проволок и обкатки нагрузки в основном воспринимает стальная часть комбинированного каната. Тем не менее причиной раннего списания^кана-тов обычно служит не потеря прочности, а разрушение обкатки при истирании о стальную часть каната, грунт и палубу судна и т. п.

МЕТОДЫ ОЦЕНКИ ИЗНОСА ОРУДИЙ ЛОВА РЫБЫ

Частные методы оценки износа. Каждый из них соответствует определенному проявлению износа орудия лова. Если износ сопровождается уменьшением прочности, то его оценивают потерей прочности рис.2

рис.2 Формулы расчета износа орудия лова.

В отличие от первых двух показателей степень износа и промысловая годность характеризуют не только потерю прочности, но и целесообразность дальнейшего применения элемента орудия лова на промысле. При оценке износа потерей прочности применяют также понятия: скорость изнашивания, интенсивность изнашивания, износостойкость, относительная износостойкость и предельный износ. Износ в виде порывов ячей выражают отношением площади порванной части сетного полотна к общей его площади при рабочем посадочном коэффициенте. Износ порванных веревочно-канатных элементов можно оценить числом обрывов на единицу элемента (10, 100 или 1000 м). Один из видов износа сетного полотна — перекос ячеи, который приводит к нарушению равенства ее сторон.

Общие методы оценки износа. Эти методы учитывают одновременно проявления износа различной физической природы. Они могут быть двух видов. Методы оценки износа первого вида основаны на установлении обобщенных комплексных оценок износа. С этой целью отдельные показатели износа, имеющие различную размерность, переводят в безразмерные показатели, например ранги, баллы и т. д. В такие безразмерные показатели можно перевести значения потери прочности, степени порванности сетного полотна, показатели деформаций и т. д. Второй вид общей оценки основан на исчислении износа из установленного для каждого элемента орудия лова срока службы или величины улова. При этом считают, что износ пропорционален продолжительности работы орудия лова на промысле или улову.

СПОСОБЫ СНИЖЕНИЯ ИЗНОСА И УВЕЛИЧЕНИЯ ДОЛГОВЕЧНОСТИ ОРУДИЙ ЛОВА РЫБЫ

Конструктивные способы. К конструктивным способам уменьшения износа относятся разработка орудий лова с достаточным запасом прочности; выбор рыболовных материалов с высокой сопротивляемостью механическому, биохимическому и химическому износу; конструирование орудий лова с возможно более равномерным распределением напряжений; применение износостойких мест соединения сетных полотен; применение высокоэластичных материалов и т. д.

Технологические способы. К технологическим способам относят способы уменьшения износа орудий лова, связанные с совершенствованием рыболовных материалов (вида сырья, структуры), качеством операций постройки орудий лова, пропиткой или покрытием рыболовных материалов различными составами и т. д.

Эксплуатационные способы. Основные эксплуатационные мероприятия по увеличению долговечности орудий лова: соблюдение правил эксплуатации орудий лова, промывка и просушка, повторная обработка, ремонт, организация хранения на судах. Соблюдение правил эксплуатации орудий лова в основном состоит в защите орудий лова от динамических и статических перегрузок, уменьшении трения о дно водоема, борта и палубу судов, промысловые механизмы и т. д.

Износ орудий лова можно уменьшить также совершенствованием судов и промысловых механизмов.

Промывка и просушка необходимы, так как грязные орудия лова являются благоприятной средой для развития бактерий.

Орудия лова, срок службы которых превышает 1—2 года, часто требуют повторной обработки (окрашивания, ла-тексирования, пропитки смолами и т. д.).

Необходимо проводить регулярную очистку и смазку стальных канатов.

ИНВЕНТАРИЗАЦИЯ И СПИСАНИЕ ОРУДИЙ ЛОВА РЫБЫ

Фактический срок службы орудий лова во многом зависит от организации сетеснастного хозяйства, которое обеспечивает правильную эксплуатацию орудий лова, их учет и хранение.

Сдача орудий лова на склад. Орудия лова направляют на склад вместе с паспортами, которые сохраняют в течение всего срока их службы. При приемке орудий лова на склад представители специальной комиссии тщательно осматривают их и на основе внешнего осмотра, данных об их эксплуатации (времени работы, суммарного улова) или специальных испытаний определяют промысловую годность.

Инвентаризация орудий лова. Она проводится для установления фактического наличия и состояния, уценки стоимости вследствие износа, анализа условий хранения и эксплуатации орудий лова. Инвентаризацию проводит комиссия, назначенная приказом руководителя рыбохозяйственной организации. Состояние орудия лова определяют в соответствии с правилами определения износа и промысловой годности, которые установлены для каждого вида орудия лова. По результатам инвентаризации составляют акты, в которых указывают количество, промысловую годность, фактическую стоимость орудий лова.

Списание орудий лова. Различают списание орудий лова, негодных к дальнейшей эксплуатации, и списание в результате их гибели. Орудия лова списывает комиссия, в том числе инвентаризационная. Совершенно негодные орудия лова растакелаживают, а утиль и материалы, годные для дальнейшего использования, оприходуют, оформляя специальный акт. Особым способом оформляют списание орудий лова в результате их гибели.

ФОРМИРОВАНИЕ НАДЕЖНОСТИ (ИЗНОСА) ЛОВА РЫБЫ

Орудия лова относятся к ремонтируемым устройствам, которые работают до предельного состояния в циклическом или непрерывном режиме. Для них обычно важен факт отказа и вынужденного простоя в связи с этим или факт выполнения (невыполнения) заданных объема добычи или производительности лова. Для такого сочетания факторов нормируемыми показателями надежности могут быть срок службы, ресурс, вероятность безотказной работы при наработке t, наработка на отказ, коэффициент технического использования как отношение наработки к сумме этой наработки и простоев из-за отказов.

Нормирование показателей безотказности. Если отказы приводят к серьезным последствиям (отказы ваера, станового троса невода, некоторых тяговых канатов и т. д.), нормируют прежде всего вероятность безотказной работы в каждом цикле лова. Как правило, с ростом вероятности несчастных случаев при авариях и возможных убытков растет нормативная вероятность безотказной работы элементов [Р].

Отказ ваеров и других тяговых канатов, подбор закидных и кошельковых неводов и т. д. обычно приводят к серьезным последствиям, поэтому для них [Р] принимают равным 0,997— 0,998.

Работа некоторых элементов орудий лова (например, сетного полотна) и их соединений практически невозможна без отказов. Отказы не приводят обычно к серьезным последствиям и их легко устранить. В этом случае безотказность характеризуют не величиной P(t)y а средней наработкой на отказ tн, параметром потока отказов u>(t) или коэффициентом безотказности &.

Нормирование показателей долговечности. Из показателей долговечности обычно нормируют ресурс или срок службы орудий лова. Наиболее оправдано их нормирование в циклах лова. Однако учет фактического числа циклов лова затруднен, и удобнее нормы разрабатывать в сутках лова (времени на лову). Небольшие простои орудий лова из-за неблагоприятных гидрометеорологических или промысловых условий, ремонта технических средств добычи и т. д. входят в такие нормы. Нормы износа для долговечных средств лова можно задавать в промысловых сезонах или годах эксплуатации. Нормы износа на основе ресурса (срока службы) элементов отличаются стабильностью и наглядностью. Нормы износа часто исчисляют на 100 т выловленной рыбы. Такой подход к разработке норм износа оправдан, так как улов обычно прямо пропорционален времени лова.

Нормирование остаточной прочности элементов орудий лова. Одним из критериев при разработке норм износа орудий лова считают остаточную прочность. При переходе на синтетические рыболовные материалы от такого критерия почти полностью отказались из-за комплексного характера износа. Однако опыт эксплуатации синтетических рыболовных материалов показал, что их прочность также постепенно уменьшается, и этот показатель во многих случаях характеризует пригодность элемента орудий лова к дальнейшей эксплуатации. Если потеря прочности не является определяющим видом износа, то остаточная прочность должна быть больше той, при которой элемент по прочности достигнет предельного состояния.

Перспективен способ определения остаточной прочности по величине средней эксплуатационной нагрузки Rэ и запасу прочности nна динамику и случайные изменения максимумов нагрузки.Нормирование внешнего вида элементов. Предельное состояние элементов орудия лова можно ориентировочно оценить по внешним признакам. Так, при списании сетных элементов трала обращают внимание на состояние поверхности сетных нитей и веревок, количество деформированных узлов и ячей, перекос частей трала и т. д. Степень износа синтетических канатных элементов определяют по вытяжке и разрыхлению прядей, их стертости, числу и глубине перебоев. О степени износа стальных канатов судят по порванности и стертости проволок, покрытию каната ржавчиной, потускнению каната, смещению и приплюснутости отдельных прядей. Износ комбинированных канатов определяют так же, как и стальных, но с учетом состояния растительной или синтетической обкатки.Обобщение норм износа. Нормы износа обычно разрабатывают для различных типов судов, районов и сезонов лова. В то же время полезно объединение норм износа после проверки статистических гипотез о несущественности различий между средними значениями и дисперсиями показателей износа. Первую гипотезу проверяют с помощью t-критерия Стьюдента, а вторую—по F-критерию Фишера. При проверке гипотез принимают доверительную вероятность (3=0,95. Подтверждение обеих гипотез означает, что рассматриваемые нормы можно отнести к одной генеральной совокупности и, следовательно, объединить их.