Giáo trình

GIÁO TRÌNH KỸ THUẬT KHAI THÁC 1

Science and Technology

Tính toán các thông số cho hình dáng lưới kéo

Tác giả: unknown

Do lưới kéo có nhiều chủng loại khác nhau: lưới kéo tầng đáy, lưới kéo tầng giữa, v.v.. Ngay trong cùng loại lưới kéo thì cũng có khác nhau: chỉ lưới mềm (nilon) và chỉ lưới cứng (polyethylene),... nên tính phức tạp của nó cũng khác biệt đáng kể. Ta biết rằng hình dáng lưới kéo luôn thay đổi phụ thuộc lực tác dụng lên nó và việc biểu thị hình dạng của nó lên bản vẽ phẳng (không gian 2 chiều) để tính toán thì cũng không dễ dàng. Tuy vậy, ta có thể khái quát hình dạng lưới kéo để tiện cho việc tính toán, trên cơ sở giả định là:

  • Đối với lưới kéo tầng giữa thì mặt cắt ngang thân của nó có dạng tròn.
  • Đối với lưới kéo tầng đáy thì mặt cắt ngang thân của nó có dạng elip.
Hệ số đầy α

Thực tế người ta thường không biểu diễn hết hình dạng lưới kéo, mà chỉ biểu diễn một vài số đặc trưng của miệng lưới kéo, đó là: độ mở ngang (L); độ mở đứng (H); diện tích miệng lưới (S) và hệ số đầy (α) của lưới kéo (H 6.3).

Hệ số đầy α được xác định như sau:

α=FL.H size 12{α= { {F} over {L "." H} } } {} (6.28)

ở đây: L - là độ mở ngang của miệng lưới kéo; H - là độ mở cao của miệng lưới kéo; S - là tiết diện của miệng lưới kéo.

Tính độ mở ngang của miệng lưới kéo

Để tính độ mở ngang của miệng lưới kéo, Baranov giả định rằng lưới kéo khi làm việc sẽ chịu các lực như trong hình sau (H.2):

R2t2

Tính độ mở ngang miệng lưới (2X)

Tính độ mở ngang của miệng lưới kéo thì chủ yếu là tính khoảng cách giữa hai đầu cánh lưới (2X).

Khi lưới làm việc bình thường được xem như đang cân bằng, ta có:

r=0r1+r2r3=0 size 12{ Sum {r} =0 drarrow r rSub { size 8{1} } +r rSub { size 8{2} } - r rSub { size 8{3} } =0} {} hay r3 = r1 + r2(6.29)

t=0t2t1t3=0 size 12{ Sum {t} =0 drarrow t rSub { size 8{2} } - t rSub { size 8{1} } - t rSub { size 8{3} } =0} {} (6.30)

trong đó: t1 = r1. tg β (i); t3 = r3. tg α (ii);

r2 = m. r1 (iii); t2 = n. r1 (iv)

ở đây: mn là hai đại lượng phụ thuộc vào chất lượng ván khi làm việc trong nước.

Từ 4 công thức trên ta có thể tính ra khoảng cách giữa hai đầu cánh lưới (2X), như sau:

Từ (6.24) ta có: r3 = r1 + r2 = r1 + m.r1 = (1+m).r1 (6.31)

Từ (6.25), ta có: t2 – t1 – t3 = 0 <=> n.r1 – r1. tg β – (m+1). r1. tg α = 0 (6.32)

tg β = n – (m+1). tg α = 0 (6.33)

Bởi: sinα=XL size 12{"sin"α= { {X} over {L} } } {} << tgα=XL size 12{ ital "tg"α= { {X} over {L} } } {} do đó: tgβ=n(m+1).XL size 12{ ital "tg"β=n - \( m+1 \) "." { {X} over {L} } } {}

Mặt khác: tgβ=Xl2X2 size 12{ ital "tg"β= { {X} over { sqrt {l rSup { size 8{2} } - X rSup { size 8{2} } } } } } {} nên Xl2+X2=n(m+1)XL size 12{ { {X} over { sqrt {l rSup { size 8{2} } +X rSup { size 8{2} } } } } =n - \( m+1 \) { {X} over {L} } } {}(6.34)

Phương trình (6.34) là phương trình xác định độ mở ngang của miệng lưới kéo. Trong đó: L - là hình chiếu bằng của chiều dài dây cáp kéo được thả ra, thường L = 0,9- 0,95)Lc ; l - là chiều dài dây đỏi; X - là một nữa khoảng cách giữa hai ván.

Để tìm ra X thì không dễ dàng, nên người ta giả thiết: X« L (điều này là thực tế).

Khi đó: Xl2X2=n size 12{ { {X} over { sqrt {l rSup { size 8{2} } - X rSup { size 8{2} } } } } =n} {} => X=n.l1+n2 size 12{X= { {n "." l} over { sqrt {1+n rSup { size 8{2} } } } } } {}

Thế giá trị X vào (6.26) ta được:

n1=n(m+1)XL size 12{n rSub { size 8{1} } =n - \( m+1 \) { {X} over {L} } } {} => X1=n1.l1+n12 size 12{X rSub { size 8{1} } = { {n rSub { size 8{1} } "." l} over { sqrt {1+n rSub { size 8{1} } rSup { size 8{2} } } } } } {}

n2=n1(m+1)X1L size 12{n rSub { size 8{2} } =n rSub { size 8{1} } - \( m+1 \) { {X rSub { size 8{1} } } over {L} } } {} => X2=n2.l1+n22 size 12{X rSub { size 8{2} } = { {n rSub { size 8{2} } "." l} over { sqrt {1+n rSub { size 8{2} } rSup { size 8{2} } } } } } {}

Tiếp tục như thế cho đến khi nào Xn+1 ≈ Xn thì dừng lại. Khi đó tà sẽ tìm được giá trị X chính xác. Trong thực tế, người ta tính giá trị X khoảng ba lần (đến X3) thì đã đảm bảo tương đối chính xác.

Để đơn giản cho việc tính toán, B. M. Kondrasev đã đặt phương trình (6.34) thành một hệ phương trình và giải chúng bằng đồ thị. Ta sẽ có:

X l 2 + X 2 = n ( m + 1 ) X L size 12{ { {X} over { sqrt {l rSup { size 8{2} } +X rSup { size 8{2} } } } } =n - \( m+1 \) { {X} over {L} } } {}

Đặt: y=Xl2+X2 size 12{y= { {X} over { sqrt {l rSup { size 8{2} } +X rSup { size 8{2} } } } } } {}

và cũng đặt: y=n(m+1)XL size 12{y=n - \( m+1 \) { {X} over {L} } } {}

Tính độ mở ngang của miệng lưới

Dựa vào hệ phương trình này ta xác định được X. Nếu dựa vào đồ họa thì X chính là giao điểm của hai đường cong và đường thẳng.

Cũng từ công thức tổng quát (6.34) cho thấy độ mở ngang của ván thì phụ thuộc vào chất lượng của ván (m n), cụ thể là phụ thuộc vào lực mở ngang Ry, ngoài ra còn phụ thuộc vào kích thước lưới và hệ thống lưới kéo.

Cũng cần lưu ý, công thức (6.34) của Baranov để tính cho độ mở ngang của miệng lưới nếu xét về mặt định tính thì hoàn toàn đúng, nhưng về định lượng thì không được chính xác cao lắm, bởi lực nổi của phao và lực chìm của chì đã chưa được xem xét đến. Tuy vậy, qua thí nghiệm kiểm định cho thấy sự khác biệt là không lớn nên vẫn có thể chấp nhận được.

Tính toán độ mở đứng của miệng lưới kéo

Độ mở đứng của miệng lưới kéo được giả định có dạng sau (H.4):

Xác định độ mở cao của miệng lưới kéo

Trong quá trình làm việc lưới kéo chịu các lực tác dụng sau:

  • N là lực nổi của phao, đặt tại trung điểm của viền phao.
  • R là sức cản của lưới, cũng đặt tại trung điểm của viền phao.

Nếu ta gọi H1 là chiều cao của que ngáng (hay đầu cánh lưới) và H2 là độ mở cao tăng thêm cho phao gây ra, thì độ mở cao toàn bộ của lưới sẽ là:

H = H1 + H2 (6.35)

Ta biết rằng khi lưới làm việc cân bằng thì momen lực tại điểm A xem như bằng 0 (MA = 0), nghĩa là:

R2.H2N.l=0 size 12{ { {R} over {2} } "." H rSub { size 8{2} } - N "." l=0} {} => H2=2.N.lR size 12{H rSub { size 8{2} } = { {2 "." N "." l} over {R} } } {}

Từ đây độ mở cao của miệng lưới kéo H trong quá trình làm việc sẽ là:

H=H1+H2=H1+2.N.lR size 12{H=H rSub { size 8{1} } +H rSub { size 8{2} } =H rSub { size 8{1} } +2 "." { {N "." l} over {R} } } {} (6.36)

Trong đó: l - là khoảng cách giữa điểm A đến hình chiếu của điểm N.

Đối với lưới kéo không có que ngáng thì H1= 0. Khi đó:

H=2.N.lR size 12{H= { {2 "." N "." l} over {R} } } {} (6.37)

Đối với lưới kéo tầng giữa thì lực nổi của phao bằng với lực chìm của chì, nên:

H=4.N.lR size 12{H= { {4 "." N "." l} over {R} } } {} (6.38)

Thực tế người ta thấy đối với lưới kéo có que ngáng, dù rằng độ mở cao có tăng thêm chút ít nhưng không đáng kể so với lưới kéo không có ngáng. Như vậy, độ mở cao của lưới thì chủ yếu phụ thuộc vào lực nổi của phao và lực cản của lưới. Do đó, công thức (6.37) chỉ đúng về mặt định tính, còn định lượng thì chưa chính xác lắm bởi vì một khi tăng lực nổi và lực cản lên thì lực nổi sẽ tăng lên đáng kể.

Trong hai sơ đồ của Hình 6.4Hình 6.5, ta nhận thấy rằng: khi nghiên cứu về độ mở ngang (H 6.4) ta không quan tâm gì đến độ mở đứng. Ngược lại, khi xét về độ mở đứng (H 6.5) ta cũng bỏ qua độ mở ngang. Nhưng trong thực tế giữa độ mở đứng và độ mở ngang luôn có liên quan đến nhau, nếu độ mở ngang thay đổi thì độ mở đứng sẽ thay đổi theo và ngược lại. Thực nghiệm về sự thay đổi của độ mở ngang có ảnh hưởng đến độ mở đứng khi được dắt lưới với tốc độ 3 knots cho ta trong Bảng 1.

Khi độ mở ngang thay đổi thì độ mở đứng cũng thay đổi
L (m) H (m) V (hài lý/giờ)
8 4,7 3,0
10 4,1 3,0
13 3,3 3,0

Mặt khác, thông thường để đánh giá độ mở ngang của miệng lưới kéo, người ta sử dụng hệ số λ là tỷ số giữa kích thước độ mở ngang và chiều dài viền phao (H 6.6).

λ=LLvp=0,45÷0,55 size 12{λ= { {L} over {L rSub { size 8{ ital "vp"} } } } =0,"45" div 0,"55"} {} (6.39)

ở đây: L – kích thước độ mở ngang; Lvp - chiều dài viền phao

Trong quá trình lưới kéo hoạt động, người ta có một số nhận xét sau:

  • Độ mở ngang của lưới kéo sẽ có một giá trị cực đại khi vận tốc dắt lưới tăng lên. Người ta đã xác định được đường cong biểu thị độ mở ngang của miệng lưới kéo với các vận tốc dắt lưới khác nhau, bằng cách cho lưới làm việc với từng vận tốc khác nhau rồi quan sát kích thước độ mở ngang của miệng lưới kéo. Rồi sau đó vẽ ra đồ thị biểu thị sự phụ thuộc của độ mở ngang vào vận tốc dắt lưới cho nhiều kiểu lưới kéo khác nhau, chúng tạo thành những đường cong theo từng loại lưới, L= f(V), (H.5).
Mỗi lưới kéo sẽ có tốc độ dắt lưới tối ưu (Vt.ư)

Từ đây ta thấy rằng dù tốc độ dắt lưới luôn tăng lên nhưng độ mở ngang của miệng lưới không thể tăng lên mãi theo tốc độ tăng lên như thế mà chúng có một giá trị cực đại.

- Khi đó, tốc độ dắt lưới mà ở đó độ mở ngang đạt cực đại được gọi là tốc độ dắt lưới tối ưu (Vt.ư). Do vậy, trong quá trình dắt lưới kéo ta chỉ nên cho lưới được kéo với tốc độ dắt lưới tối ưu này, khi đó ta sẽ tiết kiệm nhiên liệu mà vẫn đảm bảo miệng lưới mở ngang hết khả năng của nó.

Tuy nhiên, ta biết rằng đối với từng loài cá sẽ có tốc độ dắt tối ưu riêng cho chúng (tốc độ tối ưu theo sinh học cá). Vì thế, nếu chỉ quan tâm đến tốc độ dắt lưới tối ưu cho độ mở ngang miệng lưới (tối ưu theo cơ học) thì chưa chắc đã thỏa mãn tối ưu sinh học cá. Do vậy, sau khi ta đã xác định được tốc độ dắt lưới tối ưu theo sinh học cá rồi thì khi thiết kế lưới kéo ta cần phải điều chỉnh các nguyên vật liệu để sao cho lưới kéo thiết kế đạt được tốc độ tối ưu cơ học (độ mở ngang tối đa) gần bằng với tốc độ dắt lưới tối ưu sinh học của loài cá mà ta dự định đánh bắt.

  • Các thí nghiệm trên lưới kéo chỉ có trang bị thuần là phao thủy tĩnh, người ta nhận thấy, thì độ mở đứng của miệng lưới kéo thì tỉ lệ nghịch với vận tốc dắt lưới, nghĩa là, khi vận tốc dắt lưới tăng lên thì độ mở cao của miệng lưới sẽ giảm xuống. Tương tự, diện tích miệng lưới kéo cũng tỉ lệ nghịch với tốc độ dắt lưới, nghĩa là, khi tốc độ dắt lưới tăng lên thì diện tích miệng lưới kéo cũng giảm xuống (H.6).
Độ mở cao (H) và diện tích miệng lưới kéo (S) tỉ lệ nghịch với tốc độ dắt lưới (Vd.l)trang bị phao thủy tĩnh

- Nhưng nếu lưới kéo được trang bị cả phao thủy tĩnh và phao thủy động thì một khi tốc độ dắt lưới tăng lên thì cả độ mở cao (H) và diện tích miệng lưới kéo (S) đều tăng lên, H = f(V)S = f(V), (H.7).

Độ mở cao (H) và diện tích miệng lưới kéo (S) tỉ lệ thuận với tốc độ dắt lưới (Vd.l) trang bị cả phao thủy tĩnh và thủy động

Lưu lượng nước qua lưới (K) tỉ lệ thuận với tốc độ dắt lưới (Vd.l)

- Còn đối với lưu lượng nước có thể lọc qua lưới (K) thì tỉ lệ thuận với tốc độ dắt lưới K = f(V), (H.8).

Mục lục
Đánh giá:
0 dựa trên 0 đánh giá
Nội dung cùng tác giả
 
Nội dung tương tự