Двухмерные схематизации траловой системы.

Первой расчетной схемой для определения конфигурации трала явилась схема Ф.И. Баранова [2]. Траловая система изображается (рис. 4.1.) на плоскости xoy в виде стержневого четырехзвенника с шарнирным соединением элементов в узлах.

 

В данной модели трал схематизирован двумя топенантами с приложением силы сопротивления трала R_Т в точке их схождения. Очевидно, в этой точке может быть приложена только сила сопротивления мешка R_ТМ.

Схематизация каркаса трала только боковыми канатными связями чрез­вычайно упрощена и не учитывает наличие поперечных канатных связей в ви­де подбор, возникающих в них силовых реакций и их воздействие на форму устья. Приложение силы R_T только в точке схождения топенантов не отражает реаль­ного распределения этой силы по всему каркасу трала. Не учитываются также силы тяжести и гидродинамические силы, действующие на ваера и кабели.

Дальнейшим развитием схемы Баранова Ф.И.стала схема Кондратьева В.П. [8], в которой трал предложено схематизировать цеп­ной линией (рис. 4.2.), рав­ной длине верхней подборы l₄, к которой прилагает­ся, равномерно распре­де­ленная по ее длине, сила сопротивления трала, равная . Это предло­же­ние представляется более точным в отношении распределения сил сопро­тив­ления по длине подборы. В то же время она не учитывает распределение силы R_T по длине топенантов и некоторых других конструктивных элементов трала. Кроме того, размеры трала не определяются однозначно длиной подборы.

Обе эти схемы базируются также на допущении независимости горизонтального и вертикального раскрытия трала и потому не учитывают вертикальные силы и связи, имеющие место в любой траловой системе, и оказывающие влияние на горизонтальное раскрытие и наоборот.

В схеме Э.М. Рыкунова [11] предполагается, что на горизонтальное рас­крытие трала оказывают влияние не только силы сопротивления трала, его ос­настки и распорная сила траловых досок, но и потопляющие силы элементов траловой системы. По этой схеме вертикальные силы приложены непосредст­венно к устью трала (рис 4.3). Аналогично, с учетом и потопляющих сил построена схематизация траловой системы в работе В.Н. Стрекаловой [14].

 

 

Карпенко В.П. [7] разработал комплекс расчетных моделей раскрытия и конфигурации траловой системы, включающий в себя как двух- так и трёх­мерные модели трала. Как и в описанных выше схемах, речь идет об опре­делении пространственного положения узловых точек траловой системы и контуров канатно-сетной оболочки трала, изображение которой вы­пол­нено в виде канатного каркаса, включающего в себя подборы и топенанты.

Делая попытку максимально учесть возможные варианты геометри­ческого представления элементов траловой системы и распределения сил их сопротивления, Карпенко В.П. дает следующую классификацию вариантов схематизации конструктивных и силовых элементов:

1. По виду физического представления элемента канатного каркаса трала:

- Стержневые - с представлением элемента каркаса в виде прямолинейного жесткого весомого или невесомого стержня;

- Нитяные - с представлением элемента каркаса гибкими нитями;

- Комбинированные—в изображении каркаса имеют место как стержневые, так и нитяные элементы;

2. По форме изображения подбор трала:

- подбора – два стержневых элемента, подобно букве V;

- подбора – цепная линия или парабола;

- подбора изображена тремя или более элементами в виде буквы U, (могут быть использованы и нитяные и стержневые элементы);

- устье изображено несколькими подборами в виде букв V;

3. По схеме распределения сил сопротивления сетной оболочки трала, прилагаемых к элементам каркаса:

- равномерное распределение сосредоточенными силами в узлах соединения элементов;

- нагружение равномерно распределенными силами по длине элемента;

- нагружение равномерно распределенными силами по длине проекции элемента.

Все модели предусматривают определение сопротивления сетной оболочки трала как функции ее раскрытия [7].

Схемы с V-образным изображением подборы представлены моделью 2VC1 (рис 4.4.), в которой передняя часть трала схематизируется в горизонтальной плоскости двумя топенантами (образующими) и одной обобщенной (верхней, нижней) подборой, состоящей из двух шарнирно соединенных невесомых стержней. Данная схема отличается простотой решения и позволяет описать форму трала, включая угол конусности сети.

Схемы с изображением подборы ломаной линией, состоящей из более чем 2-х элементов, представлены моделями 2UC1 и 2UK5. В первой, подбора схематизирована четырьмя прямолинейными стержнями, во второй, гужевую часть подборы предлагается изображать цепной линией.

Изображение подборы из нескольких частей позволяет приблизить ее вид к истинному, который, как известно по многочисленным подводным на­блюдениям, [2, 9] подобен параболе или полуэллипсу. Эта же форма под­боры достигается и при ее схематизации цепной линией. При этом сопротив­ление верхней и нижней пластей прилагается равномерным распределением силы равной половине сопротивления трала R_Т по длине подборы.

Упрощением для всех рассмотренных выше моделей является то, что гори­зонтальное раскрытие устья трала отождествляется с хордой верхней подборы. Данный подход является неверным, поскольку из рассмотрения исключаются боковые подборы, положение которых и определяет горизонтальное раскрытие трала по крыльям.

 

Неверное же определение горизонтального раскрытия трала будет вызы­вать неточности в расчете сопротивления трала и, соответственно, других параметров конфигурации траловой системы.

Канатный каркас современных разноглубинных тралов, имеющих кабельную оснастку с голыми концами, наиболее адекватно отображают модели с так называемым W-образным изображением подбор. Здесь устье трала схематизировано тремя секциями спаренных канатов (рис 4.5.) и девятью узловыми точками:

В – вершины крыльев верхней (нижней) подборы;

С – центры верхней (нижней) подборы;

Е – вершины крыльев боковой подборы;

F – центры крыльев боковой подборы;

Н – точки соединения топенантов с устьем трала, связанные между собой конструктивными элементами в виде невесомых стержней или нитей.

Рис. 4.5. Схематизация траловой системы с W-образным изображением подбор.

Средняя пара канатных элементов, при этом, изображает верхнюю и нижнюю подборы, а боковые – сборочные подборы, получаемые при со­единении крыльев верхней и боковой пластей. Такая схематизация позволя­ет разделить такие важные характеристики конфигурации трала как раскры­тие верхней (нижней) подборы и раскрытие трала по крыльям, и не отож­деств­лять их друг с другом. Раскрытие верхней подборы теперь соответ­ствует координате 2×Y_В, раскрытия трала по крыльям – координате 2×Y_Е.