2.2 Описание предлагаемого усовершенствования струйных распорных устройств многоцелевого назначения
Данные распорные устройства принципиально отличаются конструкцией от других устройств с возможностью регулирования угла атаки тем, что имеют приспособление, которое изменяет боковую подъемную силу в зависимости от раскрытия переднего входного отверстия (кромки).
Данная модель состоит из двух распорных устройств, которые представляют собой полотнище в виде гидродинамического профиля 1, выполненного из эластичного тканевого материала, не теряющего своей эластичности при намокании в морской воде (например, дакрон, ткани типа «болонья», прорезиненные ткани и т.д.).
Основание гидродинамического профиля 2 состоит из нержавеющей пластины, заключенной в капролоктановую оболочку для защиты от внешней среды и износа.
Передняя (входная) кромка 3 данного устройства изготовлена из капролоктана, внутри которого находится троссик для изменения площади входного отверстия. Основанием является гибкое капролоктановое полотно.
Задняя (выходная) кромка 4 данной распорной доски изготовлена из армированной капролоктановой пластины и представляет собой два полукольца меньшего радиуса с незакрепленной внутренней частью полуколец.
Рисунок 2.1 - Струйное распорное устройство: а - конструкция: 1 - гидродинамический профиль; 2 - основание; 3 - передняя (входная) кромка; 4 - задняя (выходная) кромка; 5 - исполнительно-спусковой механизм; б - конструкция устройства при полном открытии передней кромки
Площадь самого щитка и радиусы полуколец подбираются экспериментально для создания наибольшей боковой силы при соответствующей скорости траления.
Для создания гидродинамического профиля при всех скоростях траления и уменьшения сопротивления движению задняя кромка экспериментально тарируется для выпуска жидкости, нагнетаемой во внутрь профиля и при большой скорости движения, дающая возможность выхода жидкости (воды) через заднее - выходное устройство.
Входное отверстие может принудительно по сигналу изменять свою площадь, вплоть до полного закрытия входной кромки и исключения его из работы.
Такой адаптивный профиль позволяет создавать максимальную гидродинамическую силу, не увеличивая сопротивление движению при больших скоростях траления за счет выпуска жидкости из задней кромки крыла.
Данный щиток позволяет сократить расходы топлива при тралении на различных скоростях ввиду возможности создания большой гидродинамической силы, не увеличивая сопротивление движению.
Боковая сила, создаваемая за счет данных распорных устройств, зависит от вида (размеров) трала и от усилия раскрытия устья трала, а также от количества раскрываемых щитков и дальнейшем их закрытии.
2.3 Конструкторская проработка усовершенствования струйных распорных устройств многоцелевого назначения
Блок-схему системы регулирования раскрытия распорного устройства перед началом выборки ваеров можно представить в следующем виде:
Рисунок 2.2 - блок-схема системы регулирования раскрытия распорного устройства
Командно-передающее устройство, приемно-усилительное устройство и их линия связи предназначены для передачи и приема командного сигнала на открытие и закрытие тралового устройства.
Исполнительно-спусковой механизм 5 открывает переднюю кромку гидравлического профиля от оптимальной для режима траления величины до минимально возможной, когда передняя кромка прикрыта и, следовательно, сопротивление трала значительно снижается.
Возвратное устройство предназначено для прикрытия или полного закрытия входного отверстия распорного устройства в исходное положение после того, как процесс выборки ваеров будет закончен.
Целесообразно, чтобы все операции как по изменению площади входного отверстия профиля, так и по возвращению всего устройства в исходное положение выполнялись без применения ручного труда или с минимальными его затратами, если это экономически оправдано.
Принципиальная схема командной системы устройства определяется, прежде всего, видом линии связи.
В принципе возможны три варианта связи: гидроакустическая, кабельная и с помощью посыльных (по ваерам) грузов или гидродинамических снарядов. Учитывая современное развитие приборной техники и телеметрии в океаническом рыболовстве, предпочтение необходимо отдать гидроакустическому и кабельному каналам связи,
В схему входит датчик гидростатического давления, обеспечивающий включение исполнительного устройства только после погружения подводного блока на определенную глубину.
В качестве исполнительного устройства могут быть использованы электромагнитный привод, гидропривод и пневмопривод.
Наибольший интерес представляет гидропривод мембранного типа с использованием в качестве источника энергии гидростатического давления воды. Значительная величина этого давления, естественно, позволяет, во-первых, получать большой величины исполнительные усилия при весьма малых габаритах исполнительного механизма (это немаловажно, учитывая громадные усилия, прикладываемые к регулирующему механизму), во-вторых, появляется возможность обеспечения электросхемы всего устройства лишь слаботочным источником энергии, что позволяет изготовлять миниатюрное исполнительное устройство и повысить его эксплуатационные качества.
Принципиальная схема построения спускного механизма во многом определяется кинематической схемой регулирующего механизма позиционного изменения строительного угла атаки распорного устройства, а также конструкцией самого распорного устройства.
Конечно, конструктивное исполнение как спускового, так и регулирующего механизма может быть различным, однако во всех случаях целесообразно, чтобы основной регулирующий орган приводился в действие усилиями, действующими на распорное устройство со стороны ваера и кабелей.
Рисунок 2.3 - Блок-схема распорных устройств трала с позиционным регулированием площади входного отверстия: а - функциональная схема: 1 - бортовой блок командной системы; 4 - гидроакустический излучатель; 5 - гидроакустическая система приемного блока; б - предварительный усилитель; 11 - исполнительное устройство; 12 - распорные устройства; б - положение трала и распорных устройств при тралении; в - положение трала и распорных устройств при выборке ваера
конструктивный энергетический дизель генератор судно
Для полного раскрытия (закрытия) устья трала такие устройства, но значительно меньшего размера можно ставить на верхнюю и нижнюю подбору, а также на боковые пластины. При таком расположении с помощью этих устройств также можно, регулировать быстрое перемещение трала как по глубине, так и при боковых перемещениях. Регулирование такими распорными устройствами также может производиться посредством гидроакустической системы.
Рисунок 2.4 - Структурная схема гидроакустической командной системы закрытия устья трала: 1 - задающий генератор; 2 - частотно-модулированпый генератор на 10 кГц; 3 -усилитель мощности; 4 - гидроакустический излучатель; 5 - гидроакустическая система приемного блока; б - предварительный усилитель; 7 - широкополосный усилитель - ограничитель; 8 - частотный детектор; 9 - усилитель; 10 - прибор кратности; 11 - исполнительное устройство
2.4 Расчётная проработка усовершенствования струйных распорных устройств многоцелевого назначения
Выбор минимального и максимального диаметра ваера. Используем ГОСТ 3085-80
Малые глубины: d1 = 28 мм, m1 = 3.34 кг/м, Tв1 = 557кН, nв1 = 4,
Угол атаки ваера у доски AL01 = 230,
2) Большие глубины: d2 = 30.0, m2 = 3.99 кг/м, Тв2 = 665 кН, nв2 = 3,
Угол атаки ваера у доски AL02 = 41,20
1. Определение характеристик трала
Основными характеристиками трала являются: площадь ниток, фиктивная площадь, масса трала и масса мокрого орудия лова.
2. Фиктивная площадь трала
где - фиктивная площадь трала, - фиктивная площадь канатной части трала, - фиктивная площадь деливой части трала.
а) Определяю фиктивную площадь для крыльев
Для трапеций
где, h- высота элемента, В- основание треугольника, В1, В2- нижнее и верхнее основание трапеции (все размеры берутся равными в жгуте).
б) Определяю фиктивную площадь деливой части трала:
Для определения , использую электронные таблицы Excel:
Расчет фиктивной площади деливой части трала.
Вверх -Низ
|
Вверх-Низ |
|||||||||||
|
d |
a |
n в1 |
n в2 |
B1 |
B2 |
h |
Sф |
Sн |
m |
М |
|
|
6 |
1200 |
48 |
40 |
115 |
96 |
28,8 |
3041 |
15,21 |
24,04 |
73,11 |
|
|
5 |
800 |
40 |
36 |
64 |
58 |
16 |
972,8 |
6,08 |
21,17 |
20,59 |
|
|
4 |
400 |
36 |
72 |
57,6 |
58 |
4 |
230,4 |
2,304 |
27 |
6,221 |
|
|
3,1 |
200 |
100 |
88 |
40 |
35 |
7,2 |
270,7 |
4,196 |
36,25 |
9,814 |
|
|
2,4 |
100 |
176 |
136 |
35,2 |
27 |
12 |
374,4 |
8,986 |
34,08 |
12,76 |
|
|
2,4 |
60 |
182 |
96 |
21,8 |
12 |
15,6 |
259,7 |
10,39 |
61,5 |
15,97 |
|
|
3,1 |
60 |
74 |
64 |
8,9 |
7,7 |
1,8 |
14,94 |
0,772 |
150,8 |
2,253 |
|
|
5164 |
47,93 |
140,7 |
|||||||||
|
10329 |
95,87 |
281,5 |
|||||||||
|
Бок |
|||||||||||
|
d |
a |
n в1 |
n в2 |
B1 |
B2 |
h |
Sф |
Sн |
m |
М |
|
|
6 |
1200 |
40 |
40 |
96 |
96 |
28,8 |
2765 |
13,82 |
24,04 |
66,47 |
|
|
5 |
800 |
40 |
36 |
64 |
58 |
16 |
972,8 |
6,08 |
21,17 |
20,59 |
|
|
4 |
400 |
36 |
72 |
57,6 |
58 |
4 |
230,4 |
2,304 |
27 |
6,221 |
|
|
3,1 |
200 |
100 |
88 |
40 |
35 |
7,2 |
270,7 |
4,196 |
36,25 |
9,814 |
|
|
2,4 |
100 |
176 |
136 |
35,2 |
27 |
12 |
374,4 |
8,986 |
34,08 |
12,76 |
|
|
2,4 |
60 |
182 |
96 |
21,8 |
12 |
15,6 |
259,7 |
10,39 |
61,5 |
15,97 |
|
|
3,1 |
60 |
74 |
64 |
8,9 |
7,7 |
1,8 |
14,94 |
0,772 |
150,8 |
2,253 |
|
|
4888 |
46,55 |
134,1 |
|||||||||
|
9776 |
79,28 |
268,2 |
|||||||||
|
Мешок |
|||||||||||
|
d мм |
a мм |
n в1 |
n в2 |
B1 м |
B2 м |
L м |
Sф |
Sн |
м |
М |
|
|
2,5 |
30 |
53 |
45 |
3,2 |
2,6 |
9,9 |
28,71 |
2,393 |
2740 |
78,67 |
|
|
3,1 |
30 |
37 |
37 |
2,2 |
2,2 |
22 |
48,4 |
5,001 |
383,7 |
18,57 |
|
|
3,1 |
30 |
37 |
37 |
2,2 |
2,2 |
0,6 |
1,32 |
0,136 |
383,7 |
0,506 |
|
|
4 |
60 |
32 |
27 |
3,8 |
3,2 |
9,9 |
34,65 |
2,31 |
246,7 |
8,548 |
|
|
4 |
60 |
27 |
27 |
3,2 |
3,2 |
4,8 |
15,36 |
1,024 |
246,7 |
3,789 |
|
|
4 |
60 |
21 |
21 |
2,5 |
2,5 |
16 |
40 |
2,667 |
246,7 |
9,868 |
|
|
168,4 |
13,53 |
119,9 |
|||||||||
|
673,8 |
54,12 |
479,8 |
Фиктивная площадь деливой части трала = 20104м2
в) Определяю полную фиктивную площадь:
3. Площадь ниток трала
в) Полная площадь ниток трала
4. Площадь ниток верхней пласти
Формула (4.4) дает удовлетворительные результаты только пр
.
= 39,52 м2
(по программе Excel)
= 48м2 (по программе Excel) ВН = 39,52+48 = 87,52м2
Длина крыла трала Lкрыла = 45м
Длина мотни до гужа Lмотни = 158,6м
Масса передней части трала
Масса мешкам м = 480кг
Масса тралам т = 1899кг
5. Выбор кабелей и голых концов
Находятся кабеля и голые концы по ГОСТ 3085-80. Канаты со стальным сердечником.
Таблица 2.1
Данные по кабелям и голым концам
|
Верхний кабель |
Нижний кабель |
Голые концы |
|
|
Lв = 100м |
Lн = 100м |
Lгк = 50м |
|
|
d = 19мм |
d = 23,5мм |
d = 17мм |
|
|
mL = 1,465кг/м |
mL = 2,275кг/м |
mL = 1,21кг/м |
6. Выбор траловой доски
Выбор доски зависит от размеров трала. В нашем случае трал разноглубинный канатный 108/528.
Тип доски. Прямоугольно цилиндрическая доска проекта 2940
Гидродинамические коэффициенты.
Так как трал разноглубинный, необходимо знать коэффициенты доски для донного и пелагического варианта траления. Табл.3
Таблица 2.2
Коэффициенты и углы атаки
|
Коэфф. |
Донный Пелагический |
Угол атаки |
|
|
Сxv |
0,2 0,5 |
18-200 |
|
|
Cyv |
1.0 1.29 |
Масса доски, площадь
Глубина хода доски 800м.
Мдоски = 1200кг
Sдоски = 8м2
Оптимальный угол атаки для прямоугольно цилиндрической доски является 20 градусов.
Параметры трала
Основными параметрами являются размеры горизонтального и вертикального раскрытия трала.
Раскрытие трала. = 60м - горизонтальное раскрытие.
Нy = 20м - вертикальное раскрытие.
Масса нижнего груза (цепи) и сосредоточенного груза.
Загрузка нижней подборы имеет массу 870кг. Для загрузки выбираем цепь калибра 52. По справочнику находим теоретическую массу одного метра цепи, которая равна 59,4 кг/м. Для определения длины цепи 870/59,4 = 14м. Необходимо выбрать груз углубитель на крылья. Берем по 1300кг на крыло, те 1300х2 = 2600кг.