Skip to content Skip to navigation

OpenStax-CNX

You are here: Home » Content » Lý thuyết và tính toán lưới kéo

Navigation

Lenses

What is a lens?

Definition of a lens

Lenses

A lens is a custom view of the content in the repository. You can think of it as a fancy kind of list that will let you see content through the eyes of organizations and people you trust.

What is in a lens?

Lens makers point to materials (modules and collections), creating a guide that includes their own comments and descriptive tags about the content.

Who can create a lens?

Any individual member, a community, or a respected organization.

What are tags? tag icon

Tags are descriptors added by lens makers to help label content, attaching a vocabulary that is meaningful in the context of the lens.

This content is ...

Affiliated with (What does "Affiliated with" mean?)

This content is either by members of the organizations listed or about topics related to the organizations listed. Click each link to see a list of all content affiliated with the organization.
  • VOCW

    This module is included inLens: Vietnam OpenCourseWare's Lens
    By: Vietnam OpenCourseWare

    Click the "VOCW" link to see all content affiliated with them.

Recently Viewed

This feature requires Javascript to be enabled.
 

Lý thuyết và tính toán lưới kéo

Module by: VOCW. E-mail the author

Summary: Đây là tài liệu về lý thuyết và tính toán lưới kéo

Nhiệm vụ thiết kế, lựa chọn và hoàn thiện lưới mẫu

Nhiệm vụ thiết kế

Trong thực tế có hai nhiệm thiết kế lưới kéo:

- Thiết kế lưới kéo để bắt một loại cá nào đó, rồi sau đó chọn một loại tàu phù hợp với lưới thiết kế.

- Thiết kế lưới kéo cho một loài cá xác định và cho một loại tàu được cho trước.

Trong hai nhiệm vụ trên thì nhiệm vụ đầu là tốt, nhưng do ta chưa nắm vững đặc tính sinh học của cá nên khi thiết kế có gặp khó khăn. Hơn nữa, tàu thì rất đắc tiền nên cũng khó cho việc chọn loại tàu phù hợp với lưới thiết kế cho một đối tượng đánh bắt. Do vậy, hiện nay ít được áp dụng. Chủ yếu là người ta chọn loại hình thứ hai.

Theo phương pháp thiết kế đồng dạng của Fritman thì sau khi ta xác định được hai thông số tỉ lệ đồng dạng về kích thước CL và tỉ lệ về lực CR thì hoàn toàn có thể tính được tất cả các thông số khác.

Khi đó kích thước của lưới thiết kế sẽ được tính theo:

Ltk=SL.LMLtk=SL.LM size 12{L rSub { size 8{ ital "tk"} } =S rSub { size 8{L} } "." L rSub { size 8{M} } } {}(6.1)

ở đây: Ltk và LM, tương ứng, là chiều dài của lưới thiết kế và chiều dài của lưới mẫu.

Những lực cần thiết cho lưới thiết kế cũng được tính theo công thức tổng quát sau:

MRtk=SR.RalignlMRtk=SR.Ralignl size 12{R rSub { size 8{ ital "tk"} } =S rSub { size 8{R} } "." Ralignl { stack { rSub { size 8{M} {} # } rSub { {} # } } } {}(6.2)

ở đây: Rtk và RM, tương ứng, là lực của lưới thiết kế và của lưới mẫu.

Vấn đề là làm sao phải tính được SL và SR để từ đó bắt đầu tính các thông số khác.

Lựa chọn và hoàn thiện lưới mẫu

Việc lựa chọn và hoàn thiện lưới mẫu phải đáp ứng được ba điều kiện sau:

  • Lưới mẫu phải là loại lưới hoàn thiện nhất về cấu tạo và cho năng suất đánh bắt cao.
  • Có hệ số khả năng đánh bắt α là lớn nhất (α >>).
  • Có đặc tính thủy động lực của lưới kéo m cũng lớn nhất (m >>).

+ Những căn cứ để chọn lưới mẫu

- Trong số các lưới mẫu tốt nhất ở các vùng khác nhau, đánh bắt cùng đối tượng mà lưới thiết kế dự định sẽ đánh bắt, thì nên ưu tiên chọn lưới mẫu là lưới tốt nhất trong vùng mà lưới thiết kế dự định sẽ làm việc, bởi vì có thể cũng là cùng loài cá nhưng ở các vùng khác nhau sẽ có những đặc điểm sinh lý riêng.

  • Nếu phải thiết kế lưới kéo để đánh bắt một đối tượng đã biết nhưng ở vùng mới thì khi lựa chọn lưới mẫu nhất thiết là phải chọn cẩn thận.
  • Nếu có một vài loại lưới kéo cùng đánh bắt chung một đối tượng, cùng hoạt động chung một ngư trường va khó đánh giá cái nào trong số chúng là tốt hơn thì ta nên chọn lưới mẫu là lưới đang được dùng ở trên tàu nào có công suất là gần bằng với công suất tàu mà ta định thiết kế lưới cho chúng.
  • Trường hợp nếu phải thiết kế lưới kéo đế đánh bắt một đối tượng mới, ở một ngư trường mới, thì có thể định hướng chỉ cho những lưới kéo của tàu nào có công suất gần bằng với công suất của tàu ta sẽ dùng với lưới mẫu.
  • Để đánh giá chất lượng lưới người ta dùng đại lượng m là đặc tính thủy động lực. Đại lượng m được định nghĩa là tỉ số giữa diện tích bề mặt chịu lực cản S với toàn bộ lực cản R của lưới đó, nghĩa là:

m=SRm=SR size 12{m= { {S} over {R} } } {}(6.3)

Giá trị m càng lớn thì càng tốt.

Ta biết rằng lực cản R của lưới được biểu thị là: R=K.S.V2R=K.S.V2 size 12{R=K "." S "." V rSup { size 8{2} } } {} (6.4)

trong đó, K - là hệ số lực cản của lưới.

mà: m=SR=SK.S.V2=1K.V2m=SR=SK.S.V2=1K.V2 size 12{m= { {S} over {R} } = { {S} over {K "." S "." V rSup { size 8{2} } } } = { {1} over {K "." V rSup { size 8{2} } } } } {}

Như vậy theo nguyên lý đồng dạng, lưới thiết kế và lưới mẫu sẽ có:

m 1 m 2 = K 2 . V 2 2 K 1 . V 1 2 m 1 m 2 = K 2 . V 2 2 K 1 . V 1 2 size 12{ { {m rSub { size 8{1} } } over {m rSub { size 8{2} } } } = { {K rSub { size 8{2} } "." V rSub { size 8{2} } rSup { size 8{2} } } over {K rSub { size 8{1} } "." V rSub { size 8{1} } rSup { size 8{2} } } } } {}

Nếu kéo lưới cùng tốc độ, nghĩa là, V1 = V2 thì:

m1m2=K2K1m1m2=K2K1 size 12{ { {m rSub { size 8{1} } } over {m rSub { size 8{2} } } } = { {K rSub { size 8{2} } } over {K rSub { size 8{1} } } } } {}(6.5)

Do vậy, khi so sánh chất lượng cơ học của hai lưới, tức so sánh hai hệ số sức cản K1 và K2, thì loại lưới nào có hệ số lực cản càng nhỏ thì chất lượng cơ học càng cao.

Lý thuyết đánh bắt của lưới kéo

Lưới kéo là một loại ngư cụ đánh cá chủ động, cho nên người ta thường nghiên cứu những đặc tính sinh học của cá mà lưới kéo định khai thác. Quan sát trạng thái cá khi tiếp xúc ngư cụ có ba biểu hiện sau:

  • Sợ hải và tìm mọi cách bơi ra khỏi lưới.
  • Đi thẳng vào đụt lưới một cách bình thường.
  • Khi gặp lưới thì bơi song song với lưới

Do vậy, tùy từng kiểu phản ứng của cá trước miệng lưới mà ta thiết kế lưới kéo cho phù hợp với tập tính sinh lý của nó. Lưu ý là đối với lưới kéo tầng giữa, cá có thể thoát ra mọi phía; còn đối với lưới kéo tầng đáy, cá thoát ra khỏi lưới chủ yếu là ở hai bên cánh, ta cần nắm vững tập tính này để thiết kế lưới cho phù hợp.

Đối với lưới kéo, người ta cho rằng để đánh được cá cần phải có tàu có công suất mạnh, nhưng thật ra thì không nhất thiết cần phải có tốc độ dắt dưới lớn hơn tốc độ cá, mà chỉ cần xác định cho được tốc độ phù hợp với tốc độ di chuyển của cá phản ứng trước sự vây quét của lưới, tốc độ dắt lưới như thế gọi là tốc độ dắt lưới tối ưu. Kết luận ở đây là: đối với từng loài cá, hoặc tôm, thì luôn tồn tại một tốc độ dắt lưới tối ưu cho nó, tốc độ này không nhất thiết là phải lớn hơn tốc độ cá.

Trong lý thuyết đánh bắt, khi nghiên cứu về hiệu suất đánh bắt lưới có liên quan đến tốc độ dắt lưới tối ưu. Baranov đã đưa ra một hệ số gọi hệ số khả năng đánh bắt của lưới kéo (α). Hệ số này phụ thuộc vào số lượng cá (n) có trong vùng mà lưới kéo quét qua và số lượng cá thoát thoát khỏi lưới kéo (n1), được xác định như sau:

α=nn1nα=nn1n size 12{α= { {n - n rSub { size 8{1} } } over {n} } } {}(6.6)

ở đây: n1 - là số cá đi khỏi lưới; n - là số cá có ở trong vùng mà lưới kéo quét qua. Nếu n1 = n thì α = 0, tức là toàn bộ cá thoát khỏi lưới. Nếu n1 = 0 thì α = 1, tức là toàn bộ cá đều bị bắt.

Thực tế thì khó có thể tính trực tiếp hiệu suất đánh bắt bằng phương pháp này bởi vì không thể biết số cá thoát ra khỏi lưới là bao nhiêu. Theo B. H. Trestnoi, khi nghiên cứu về lý thuyết đánh bắt cho lưới kéo, dựa trên giả định là hiệu suất cá thoát ra khỏi lưới kéo sẽ phụ thuộc vào vị trí của cá so với lưới vào thời điểm cá phát hiện ra lưới.

Nếu gọi r là khoảng đường mà cá chạy trốn kể từ khi phát hiện ra lưới, ta sẽ có:

r = Vc . t(6.7)

ở đây: Vc - là tốc độ chạy trốn của cá; t - là thời gian cá bắt đầu phát hiện ra lưới và chạy trốn cho đến khi bị bắt.

Trong thời gian t này, tàu lưới kéo sẽ đi được đoạn đường là:

L = Vdt . t(6.8)

ở đây:Vdt - là tốc độ dắt lưới.

Theo giả định của Trestnoi, khi này ta lập được mối quan hệ là:

r = r0 . n1(6.9)

ở đây:n1 - là số lượng cá thoát khỏi lưới; r0 - là hệ số tỉ lệ.

Từ phương trình (6.8) và (6.9), ta suy ra được:

n 1 = r r 0 = V c . t r 0 = V c r 0 . L V dl = L r 0 . V c V dl n 1 = r r 0 = V c . t r 0 = V c r 0 . L V dl = L r 0 . V c V dl size 12{n rSub { size 8{1} } = { {r} over {r rSub { size 8{0} } } } = { {V rSub { size 8{c} } "." t} over {r rSub { size 8{0} } } } = { {V rSub { size 8{c} } } over {r rSub { size 8{0} } } } "." { {L} over {V rSub { size 8{ ital "dl"} } } } = { {L} over {r rSub { size 8{0} } } } "." { {V rSub { size 8{c} } } over {V rSub { size 8{ ital "dl"} } } } } {}

Thế giá trị n1 này vào phương trình (6.6), ta được:

α = 1 n 1 n = 1 L . V c r 0 . n . V dl α = 1 n 1 n = 1 L . V c r 0 . n . V dl size 12{α=1 - { {n rSub { size 8{1} } } over {n} } =1 - { {L "." V rSub { size 8{c} } } over {r rSub { size 8{0} } "." n "." V rSub { size 8{ ital "dl"} } } } } {}

Nếu L, Vc, r0 và n đều là hằng số, khi đó, nếu ta đặt: L.Vcr0.n=mL.Vcr0.n=m size 12{ { {L "." V rSub { size 8{c} } } over {r rSub { size 8{0} } "." n} } =m} {}

Ta sẽ được: α=1mVdlα=1mVdl size 12{α=1 - { {m} over {V rSub { size 8{ ital "dl"} } } } } {} (6.10)

Từ phương trình (6.10) ta thấy:

  • Nếu tăng Vdl → ∞ thì α=1, nghĩa là, hiệu suất đánh bắt sẽ lớn khi tốc độ dắt lưới là cực đại.
  • Khi m = Vdl thì α = 0, nghĩa là, đối với từng loài cá nhất định nào đó thì sẽ có một giá trị m xác định, nếu dắt lưới bằng với giá trị m thì hiệu suất đánh bắt sẽ bằng 0, tức là ta sẽ không bắt được cá.

Tuy nhiên việc xác định giá trị m thì không dể dàng, tùy từng loài cá mà có giá trị m khác nhau. Từ công thức (6.10) của Trestnoi, ta có đồ thị thể hiện mối quan hệ giữa tốc độ dắt lưới và hiệu suất đánh bắt (H 6.1).

Tuy nhiên, thực tế đánh bắt cho thấy sản lượng là một hàm có một điểm cực trị, ở đó chỉ ứng với một tộc độ dắt lưới tối ưu (Vt.ư), lớn hoặc nhỏ hơn tốc độ tối ưu này thì sản lượng cá đều giảm (H 6.2)

Hình 1
Hình 1 (graphics1.png)

Để hoàn thiện thêm cho lý thuyết đánh bắt Ionac, đã đưa ra một số giả định thêm:

  • Thành phần đàn cá thì đồng đều theo kích thước và theo loài.
  • Đáy biển không có ảnh hưởng đến tập tính sinh lý cá trước miệng lưới kéo.
  • Cá không có dấu hiệu kết đàn.
  • Lưới kéo không có trang thiết bị làm thay đổi tập tính cá.
  • Cá vào lưới được xem như là bị bắt hết.

Từ cơ sở của 5 giả định này, Ionac bắt đầu phát triển thêm cho lý thuyết đánh bắt cá. Theo Ionac thì số lượng cá thoát khỏi lưới sẽ là một hàm của mật độ, tốc độ và đoạn đường chạy trốn của cá, tức là:

n1 = f(r,Vc, ρ1)(6.11)

trong đó: ρ1 - là mật độ cá trong vùng lưới kéo quét qua; Vc - là tốc độ di chuyển của cá; r - là đoạn đường mà cá chạy trốn kể từ khi phát hiện ra lưới cho đến khi bị bắt

Cũ thể, sản lượng cá khai thác được ở trong vùng sẽ là:

n = ρ. S.Vdl. t

ở đây: ρ - là mật độ cá trong vùng khai thác; S - là diện tích lưới quét được; Vdl - là tốc độ dắt lưới; t - là thời gian dắt lưới.

Từ đây ta thấy, sản lượng cá khai thác được ở trong một đơn vị thời gian sẽ là:

n = ρ. S.Vdl(6.12)

Mặt khác ta thấy, trong phương trình (6.6) thì n và n1 có cùng thứ nguyên, nên phương trình (6.6) có thể viết lại như sau:

α=1C.ρ1.Vc.r2ρ.S.Vdlα=1C.ρ1.Vc.r2ρ.S.Vdl size 12{α=1 - C "." { {ρ rSub { size 8{1} } "." V rSub { size 8{c} } "." r rSup { size 8{2} } } over {ρ "." S "." V rSub { size 8{ ital "dl"} } } } } {}(6.13)

trong đó: C -là hệ số không thứ nguyên.

Trong phương trình (6.13) ta thấy hệ số khả năng đánh bắt α phụ thuộc vào 6 yếu tố, trong đó ρ1; ρ; Vc; và r2 là 4 thông số liên quan đến sinh học của loài. Còn S; và Vdl thì liên quan đến cơ học khai thác cá.

Nếu ta đặt: ρ1ρ=λρ1ρ=λ size 12{ { {ρ rSub { size 8{1} } } over {ρ} } =λ} {}

thì khi đó: C.λ.r2.Vc - sẽ là đại diện cho đặc trưng của tập tính sinh lý cá

S.Vdl - sẽ là đại diện cho đặc trưng của dắt lưới.

Ionac đã đặt: U=S.VdlC.λ.r2.VcU=S.VdlC.λ.r2.Vc size 12{U= { {S "." V rSub { size 8{ ital "dl"} } } over {C "." λ "." r rSup { size 8{2} } "." V rSub { size 8{c} } } } } {} gọi là tiêu chuẩn cơ sinh học của quá trình tác dụng hổ tương giữa cá đối với lưới kéo.

Phương trình (6.13) có thể viết lại như sau: α=11Uα=11U size 12{α=1 - { {1} over {U} } } {} (6.14)

nghĩa là hệ số khả năng đánh bắt của lưới thì phụ thuộc vào tiêu chuẩn cơ-sinh học.

  • Khi U =1 thì α = 0, nghĩa là khi đặc trưng của tập tính sinh lý cá bằng với đặc trưng dắt lưới, thì khi đó sẽ không bắt được cá.
  • Khi U = ∞ thì α = 1, nghĩa là khi đặc trưng của tập tính sinh lý cá nhỏ hơn rất nhiều so với đặc trưng dắt lưới, thì toàn bộ cá sẽ bị bắt.

Khi đặc trưng của tập tính sinh lý cá đạt sự ổn định, tức: C.λ.r2.Vc = const. = B thì phương trình (6.14) có thể được viết lại như sau:

α=1BS.Vdlα=1BS.Vdl size 12{α=1 - { {B} over {S "." V rSub { size 8{ ital "dl"} } } } } {}(6.15)

Ta biết rằng:n = ρ. S.Vdl. t

Nên theo (6.6), ta đặt: ny=nn1=α.n=(1BS.Vdl).ρ.S.Vdl.ny=nn1=α.n=(1BS.Vdl).ρ.S.Vdl. size 12{n rSub { size 8{y} } =n - n rSub { size 8{1} } =α "." n= \( 1 - { {B} over {S "." V rSub { size 8{ ital "dl"} } } } \) "." ρ "." S "." V rSub { size 8{ ital "dl"} } "." } {}

Ta suy ra được: ny = ρ.(S.Vdl - B).t (6.16)

Tuy nhiên, ta biết rằng đôi khi cả t>0 và ρ>0 nhưng sản lượng cá lại bằng 0, nên chỉ có thể là:

S.Vdl – B = 0

tức là, khi đặc trưng dắt lưới bằng với đặc trưng tập tính sinh lý cá thì sản lượng = 0.

Nếu gọi đặc trưng của dắt lưới khi sản lượng = 0 là: S0.V0dl và thay đại lượng này vào phương trình (6.16), ta được:

ny=ρ(S.VdlS0.V0dl).tny=ρ(S.VdlS0.V0dl).t size 12{n rSub { size 8{y} } =ρ \( S "." V rSub { size 8{ ital "dl"} } - S rSub { size 8{0} } "." V rSub { size 8{0 ital "dl"} } \) "." t} {}(6.17)

Từ đây suy lại phương trình (6.15), ta có: α=1S0.V0dlS.Vdlα=1S0.V0dlS.Vdl size 12{α=1 - { {S rSub { size 8{0} } "." V rSub { size 8{0 ital "dl"} } } over {S "." V rSub { size 8{ ital "dl"} } } } } {} (6.18)

Thông thường trong các lưới kéo người ta thường điều chỉnh bằng cách nào đó để có được S0 ≈ S, nghĩa là tạo ra được miệng lưới ổn định. Do vậy, một khi thay đổi tốc độ dắt lưới, thì khi đó hiệu suất đánh bắt α chỉ còn phụ thuộc vào V0dl và Vdl, nghĩa là:

α=1V0dlVdlα=1V0dlVdl size 12{α=1 - { {V rSub { size 8{0 ital "dl"} } } over {V rSub { size 8{ ital "dl"} } } } } {}(6.19)

Mặt khác, bởi S0 . V0dl = B, ta suy ra được: V0dl=BS0V0dl=BS0 size 12{V rSub { size 8{0 ital "dl"} } = { {B} over {S rSub { size 8{0} } } } } {}, hay nói khác đi tốc độ dắt lưới khi sản lượng bằng 0 là một hàm phụ thuộc vào B và S0, [V0dl = f(B,S0)], nghĩa là, tốc độ dắt lưới là một hàm của đặc trưng tập tính sinh lý cá và diện tích miệng lưới kéo. Vì vậy, đối với một loài cá nhất định nào đó nếu cấu trúc lưới khác nhau thì sẽ có V0dl khác nhau, hệ quả là hiệu suất đánh bắt sẽ khác nhau.

Thường thì đối với lưới kéo thông thường thì hiệu suất đánh bắt α =0,2-0,3. Nhưng đối với lưới kéo điện thì hiệu suất đánh bắt rất cao, α ≈ 1.

Tốc độ dắt lưới tối ưu

Trong thực tế, đối với một loài cá ứng với một loại tàu và lưới cụ thể thì luôn tồn tại một tốc độ dắt lưới tối ưu cho nó. Vấn đề là làm sao xác định được tốc độ dắt lưới tối ưu này.

Có nhiều phương pháp xác định tốc độ dắt lưới tối ưu, nhưng áp dụng nhiều nhất là phương pháp của Pozenstin, là sự kết hợp giữa lý thuyết và thực nghiệm.

Theo Pozenstin thì sản lượng của mẽ lưới kéo được biểu thị theo công thức:

Q = C1 . α . S . V . t(6.20)

ở đây:Q - là sản lượng đánh bắt; C1 là mật độ cá; α - là hệ số khả năng đánh bắt tuyệt đối của lưới kéo; S - là diện tích miệng lưới kéo; V - là tốc độ dắt lưới; t - là thời gian dắt lưới.

Trong (6.20) thì cả α và S đều là một hàm của vận tốc, α = f1(v) và S= f2(v), do đó:

Q = C1. f1(v). f2(v). V. t

Từ đây ta có thể tính được sản lượng khai thác trong một đơn vị thời gian sẽ là:

q = Q t = C 1 . f 1 ( v ) . f 2 ( v ) . V q = Q t = C 1 . f 1 ( v ) . f 2 ( v ) . V size 12{q= { {Q} over {t} } =C rSub { size 8{1} } "." f rSub { size 8{1} } \( v \) "." f rSub { size 8{2} } \( v \) "." V} {}

Nếu ta đạo hàm dqdvdqdv size 12{ { { ital "dq"} over { ital "dv"} } } {} và cho giá trị này bằng 0, ta sẽ tìm ra tốc độ dắt lưới tối ưu. Nhưng điều quan trọng là làm sao xác định được các hàm của vận tốc f(v).

Để xác định tốc độ dắt lưới tối ưu, ta giả định như sau: tại ngư trường khai thác sẽ dùng hai tàu hoàn toàn giống nhau về kích thước và công suất, đều kéo cùng một cỡ, loại lưới, kéo cùng hướng song song và luân phân xen kẽ nhau. Có một tàu kéo với tốc độ không đổi V0, còn tàu kia kéo với tốc độ thay đổi Vi. Sau mỗi đợt dắt lưới thì các cặp thông số về sản lượng (Q0 và Qi); vận tốc (V0 và Vi); thời gian (t0 và ti); diện tích miệng lưới kéo (S0 và Si) đều được ghi nhận lại.

Khi đó sản lượng của tàu có vận tốc không đổi Q0 sẽ là: Q0 = C1. α0. S0. V0. t0 hay hiệu suất đánh bắt là:

α0=Q0C1.S0.V0.t0α0=Q0C1.S0.V0.t0 size 12{α rSub { size 8{0} } = { {Q rSub { size 8{0} } } over {C rSub { size 8{1} } "." S rSub { size 8{0} } "." V rSub { size 8{0} } "." t rSub { size 8{0} } } } } {}(6.21)

và sản lượng của tàu có vận tốc Vi sẽ là: Qi = C1. αi. Si. Vi. ti hay hiệu suất đánh bắt của tàu có vận tốc Vi sẽ là:

αi=QiC1.Si.Vi.tiαi=QiC1.Si.Vi.ti size 12{α rSub { size 8{i} } = { {Q rSub { size 8{i} } } over {C rSub { size 8{1} } "." S rSub { size 8{i} } "." V rSub { size 8{i} } "." t rSub { size 8{i} } } } } {}(6.22)

Từ hai phương trình (6.21) và (6.22) ta có thể so sánh khả năng đánh bắt tương đối của hai tàu là Ktđ, được xác định như sau:

Ktd=αiα0=Qi.S0.V0.t0Qi.Si.Vi.ti=f(v)Ktd=αiα0=Qi.S0.V0.t0Qi.Si.Vi.ti=f(v) size 12{K rSub { size 8{ ital "td"} } = { {α rSub { size 8{i} } } over {α rSub { size 8{0} } } } = { {Q rSub { size 8{i} } "." S rSub { size 8{0} } "." V rSub { size 8{0} } "." t rSub { size 8{0} } } over {Q rSub { size 8{i} } "." S rSub { size 8{i} } "." V rSub { size 8{i} } "." t rSub { size 8{i} } } } =f \( v \) } {}(6.23)

ở đây Ktđ - gọi là hệ số khả năng đánh bắt tương đối của hai tàu, và ta thấy rằng Ktđ là một hàm theo vận tốc V.

Nếu ta xem α0 = const. = C2, thì : αi = Ktđ . α0 = Ktđ . C2

Khi này, sản lượng đánh bắt trong một đơn vị thời gian sẽ là:

q = C1. C2. Ktđ. f2(v). V = C. Ktđ. f2(v). V (6.24)

ở đây:C = C1. C2

Còn f2(v) chính là diện tích hình chiếu của miệng lưới kéo. Vấn đề ở đây là phải xác định được f2(v) thì mới có thể tính được dqdv=0dqdv=0 size 12{ { { ital "dq"} over { ital "dv"} } =0} {} , nhưng việc xác định này là không dễ dàng.

Nhưng để giải quyết việc tính f2(v), Pozenstin đã làm thực nghiệm trên tàu lưới kéo cỡ trung bình và đã tính được các thông số thực nghiệm sau:

Ktđ = 62,1.V – 19,1.V2 – 49(6.25)

F=1033+26,7.V1+14,4.V2=f2(v)F=1033+26,7.V1+14,4.V2=f2(v) size 12{F= { {"1033"+"26",7 "." V} over { sqrt {1+"14",4 "." V rSup { size 8{2} } } } } =f rSub { size 8{2} } \( v \) } {}(6.26)

Thế Ktđ và f2(v) vào (6.23) ta được phương trình sản lượng đánh bắt chỉ liên quan đến vận tốc dắt lưới là:

q=C.51120.V23450.V35100.V450700.V1+14,4.V2q=C.51120.V23450.V35100.V450700.V1+14,4.V2 size 12{q=C "." { {"51120" "." V rSup { size 8{2} } - "3450" "." V rSup { size 8{3} } - "5100" "." V rSup { size 8{4} } - "50700" "." V} over { sqrt {1+"14",4 "." V rSup { size 8{2} } } } } } {}(6.27)

Giải phương trình (6.27) và xác định cưc trị, Pozenstin đã tìm được vận tốc tối ưu là Vt.ư = 1,7 m/s = 3,3 hải lý/giờ.

Tính toán các thông số cho hình dáng lưới kéo

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.

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).

Hình 2
Hình 2 (graphics2.png)
Hệ số đầy α được xác định như sau:

α=FL.Hα=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 6.4):

Hình 3
Hình 3 (graphics3.png)

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=0r=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=0t=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: m và n 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=XLsinα=XL size 12{"sin"α= { {X} over {L} } } {} << tgα=XLtgα=XL size 12{ ital "tg"α= { {X} over {L} } } {} do đó: tgβ=n(m+1).XLtgβ=n(m+1).XL size 12{ ital "tg"β=n - \( m+1 \) "." { {X} over {L} } } {}

Mặt khác: tgβ=Xl2X2tgβ=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)XLXl2+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=nXl2X2=n size 12{ { {X} over { sqrt {l rSup { size 8{2} } - X rSup { size 8{2} } } } } =n} {}=> X=n.l1+n2X=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)XLn1=n(m+1)XL size 12{n rSub { size 8{1} } =n - \( m+1 \) { {X} over {L} } } {} => X1=n1.l1+n12X1=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} } } } } } {}

Hình 4
Hình 4 (graphics4.png)
n2=n1(m+1)X1Ln2=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+n22X2=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 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+X2y=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)XLy=n(m+1)XL size 12{y=n - \( m+1 \) { {X} over {L} } } {}

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 và 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 6.5):

Hình 5
Hình 5 (graphics5.png)

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=0R2.H2N.l=0 size 12{ { {R} over {2} } "." H rSub { size 8{2} } - N "." l=0} {}=> H2=2.N.lRH2=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.lRH=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.lRH=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.lRH=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 6.4 và Hình 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 6.1:

Bảng 1
Bảng 6.1. 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÷0,55λ=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:

  • Hình 6
    Hình 6 (graphics6.png)
    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 6.7).

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 6.7).
Hình 7
Hình 7 (graphics7.png)

- 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) và S = f(V), (H 6.8).

Hình 8
Hình 8 (graphics8.png)
Hình 9
Hình 9 (graphics9.png)

- 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 6.9).

Xác định các đặc tính của nền lưới kéo

Tính cạnh mắt lưới

Khi chọn kích thước cạnh mắt lưới cho các phần của lưới kéo cần phải thỏa mãn hai yều cầu trái ngược nhau như sau:

  • Kích thước cạnh mắt lưới sao cho cá không thoát qua, cũng không đóng vào mắt lưới.
  • Kích thước cạnh mắt lưới phải giảm thiểu sức cản cho lưới khi vận động trong nước.

Để xác định kích thước cạnh mắt lưới ta cần phải chia lưới kéo ra thành 3 phần:

  • Phần uy hiếp cá: bao gồm cả cánh lưới và lưới chắn.
  • Phần hướng cá: thân lưới.
  • Phần giữ và bắt cá: đụt lưới.

Để xác định đúng, trước hết cần phải tính cạnh mắt lưới cho phần đụt lưới trước sao cho thỏa mãn hai yêu cầu trên. Từ đó mới bắt đầu tính kích thước cạnh mắt lưới cho từng phần thân, rồi mới tính cho lưới chắn và cánh lưới.

Các quan sát của Korotkov và Kirsina áp dụng cho lưới kéo cho thấy nếu phần miệng có kích thước cạnh mắt lưới a = 300-600 mm; phần thân có kích thước cạnh mắt lưới a = 45-60 mm thì cá thoát ra ở miệng lưới ít hơn 3-4 lần so với thân lưới. Ta có đồ thị biểu thị tỉ lệ % cá thoát khỏi mắt lưới ở các phần như (H 6.10) và (H 6.11):

Hình 10
Hình 10 (graphics10.png)

Hình 6.10 và Hình 6.11 là hai biểu đồ đặc trưng cho cá nổi và cá đáy thoát chui qua mắt lưới ở các phần của lưới kéo. Từ hai biểu đồ này ta thấy:

  • Cá nổi thường thoát ra ở phần cuối thân, còn cá đáy thì thoát ra phần nhiều ở gần miệng lưới.
  • Mặt khác, quan sát bằng máy dò cá, người ta cũng nhận thấy cá nổi thường chui thoát qua tấm lưới trên, trong khi đó cá đáy lại chui thoát qua tấm lưới đáy và ở hai bên hông lưới kéo.

Qua thực nghiệm quan sát phản ứng cá đánh bắt và % sản lượng cá thoát ra khỏi lưới, người ta còn nhận thấy:

  • Nếu xem như có 100% cá thoát ra khỏi mắt lưới từ tấm trên thì có tới 51% là cá nổi và 31% là cá đáy.
  • Nếu xem như có 100% cá thoát ra khỏi mắt lưới từ tấm dưới thì có tới 69% là cá đáy.
  • Số lượng cá đáy thoát ra khỏi lưới kéo sẽ tăng lên khi kích thước mắt lưới tăng lên ở phần miệng lưới kéo tăng lên.

Ta có bảng sau đây cho biết tỉ lệ % cá thoát ra khỏi lưới (Bảng 6.2)

Bảng 2
Bảng 6.2 - Tỉ lệ % cá thoát khỏi lưới thay đổi theo cở mắt lưới
Số lần dắt lưới Cạnh mắt lưới ở miệng = a (mm) Sản lượng (tấn) Số cá đi khỏi lưới (theo % sản lượng ở đụt lưới)
7 100 15,7 5,2
7 200 5,8 7,5
8 300 3,3 11,0
10 400 4,1 21,0

Phương pháp xác định kích thước cạnh mắt lưới

Để xác định tương đối chính xác kích thước cạnh mắt lưới cho các phần của lưới kéo, trước hết cần xác định kích thước cạnh mắt lưới cho phần đụt, rồi từ đó tăng dần kích thước cạnh mắt lưới cho phần thân và cánh lưới kéo.

  • Xác định kích thước cạnh mắt lưới ở đụt lưới kéo

Để xác định kích thước cạnh mắt lưới cho phần đụt lưới kéo cần phải theo nguyên tắc là không được để cho cá chui qua được mắt lưới để ra ngoài, đồng thời cũng không được để cho cá đóng vào mắt lưới.

Do vậy, thông thường để xác định cạnh mắt lưới phần đụt người ta thường dựa trên kích thước cạnh mắt lưới rê, đánh cùng loại cá, rồi giảm tỉ lệ kích thước cạnh mắt lưới.

Trong tính toán, cạnh mắt lưới a cho lưới rê được xác định theo công thức sau:

a0=K.La0=K.L size 12{a rSub { size 8{0} } =K "." L} {}(6.40)

hoặc a0=K1.G3a0=K1.G3 size 12{a rSub { size 8{0} } =K rSub { size 8{1} } "." nroot { size 8{3} } {G} } {} (6.41)

ở đây: a0 – là kích thước cạnh mắt lưới rê đánh cùng loài cá với lưới kéo

L – là cở chiều dài mà lưới rê muốn bắt.

G – là trọng lượng cá mà lưới rê muốn bắt

K và K1 – tương ứng, là hai hệ số tỉ lệ theo chiều dài và theo trong lượng mà lưới rê có thể bắt được cá hiệu quả nhất.

Sau khi ta đã tính toán được kích thước cạnh mắt lưới cho lưới rê đánh cùng loại và cỡ cá mà lưới kéo dự định sẽ khai thác nó thì ta có thể tính kích thước cạnh mắt lưới cho phần đụt của lưới kéo theo công thức sau:

ađ = (0,6 ÷ 0,7) a0 (6.42)

ở đây: ađ – là kích thước cạnh mắt lưới của đụt lưới kéo.

Sau khi đã tính được cạnh mắt lưới ở đụt thì tiếp tục lần lượt tính cho thân và cánh theo nguyên tắc cạnh mắt lưới tăng dần từ phần giáp với đụt rồi ra thân và cánh.

  • Xác định kích thước cạnh mắt lưới ở thân và cánh lưới kéo

Ta có thể tính toán cạnh mắt lưới cho các phần thân theo công thức sau:

ai.th = Ki.th . ađ(6.43)

ở đây:ai.th - là cạnh mắt lưới phần thứ i của thân lưới kéo; Ki.th - là hệ số cho phần thân thứ i, có thể chọn tăng dần từ Ki.th = 1,1 ÷ 5,0; ađ là cạnh mắt lưới ở đụt lưới kéo.

và tương tự, để tính toán cho cạnh mắt lưới cho các phần của cánh theo công thức sau:

ac = Ki.c . ađ(6.44)

ở đây:ai.c - là cạnh mắt lưới phần thứ i của cánh lưới kéo; Ki.c - là hệ số cho phần cánh thứ i, có thể chọn tăng dần từ Ki.th = 1,5 ÷ 20,0; ađ là cạnh mắt lưới ở đụt lưới kéo.

Trong thực tế sản xuất, người ta thường chọn:

  • Cạnh mắt lưới phần miệng lưới kéo tầng giữa, loại lớn, có thể từ a = (0,6 ÷ 1,0) m.
  • Cạnh mắt lưới phần miệng lưới kéo tầng giữa, loại nhỏ, có thể từ a = (0,4 ÷ 0,6) m.
  • Cạnh mắt lưới ở miệng của lưới kéo tầng đáy, loại lớn, khoảng a = 0,2 m.

Lưu ý rằng, nếu môi trường nước là khá trong, lưới dễ bị nhìn thấy, thì ta có thể tăng kích thước cạnh mắt lưới lên. Chẳng hạn, lưới kéo tầng giữa có thể tăng kích thước cạnh mắt lưới ở miệng lưới kéo lên gấp 2-3 lần; lưới kéo tầng đáy cạnh mắt lưới kéo ở miệng có thể tăng lên từ 1-2 lần so với nước đụt bình thường.

Chọn màu sắc cho chỉ lưới và các dây phụ trợ lưới kéo

Để chọn màu sắc cho chỉ lưới kéo, trước tiên ta phân biệt độ nhìn thấy của chỉ lưới kéo trong nước, trên cơ sở là đảm bảo sao cho ở phần miệng lưới cần có độ nhìn thấy chỉ lưới là nhỏ nhất (khó thấy).

Thực tế sản xuất cho thấy, một khi độ trong của môi trường nước thấp, độ chiếu sáng trong nước giảm và độ phát sáng của chỉ lưới trong nước ít thì sản lượng khai thác của lưới kéo có thể tăng lên gấp 1,5 – 2,0 lần.

Đối với nền của lưới kéo có mắt lưới càng nhỏ càng cần phải để độ nhìn thấy đối với nó là nhỏ nhất. Tuy nhiên, tùy theo từng phần của lưới kéo mà nền lưới kéo có thể có các màu khác nhau phụ thuộc vào chức năng của từng phần và phản ứng tập tính của cá đánh bắt.

Đối với lưới kéo tầng giữa và tầng đáy thì các dây đỏi, cáp kéo và diều cần để độ nhìn thấy lá lớn nhất, ta có thể dùng màu phát quang cho các dây này.

Từ các yêu cầu trên, đối với môi trường nước biển, ta có thể chọn màu thích hợp cho lưới hoặc các dây phụ trợ khai thác lưới kéo. Trong đó:

  • Màu trắng có độ nhìn thấy là lớn nhất.
  • Màu xanh lá cây có độ nhìn thấy là nhỏ nhất.

Thiết kế các phương tiện nâng, mở cho lưới kéo

Các đặc trưng thiết kế của ván lưới

Tác dụng của ván là nhằm tạo độ mở ngang hoặc độ mở cao cho miệng lưới (diều). Trong lưới kéo đơn thì ván lưới làm nhiệm vụ tạo độ mở ngang, còn diều thì chủ yếu tạo độ cao cho miệng lưới.

Điều quan trọng trong thiết kế ván lưới là phải làm sao cho ván khi làm việc thì luôn tạo được độ mở cần thiết và ổn định. Độ mở (ngang hoặc cao) và độ ổn định của ván lưới được đánh giá qua các đại lượng đặc trưng của ván như: tỉ số hình dáng (λ); góc tống tới hạn (α) và góc xây dựng ván (θ) (hay còn gọi là góc cấu tạo).

+ Tỉ số hình dáng (λ)

Hình 11
Hình 11 (graphics11.png)

Tỉ số hình dáng (λ) của ván lưới kéo là tỉ số của bình phương kích thước chiều dài ván với diện tích thật sự của ván lưới (H 6.12 và H 6.13). Nghĩa là,

λ=L2Sλ=L2S size 12{λ= { {L rSup { size 8{2} } } over {S} } } {}(6.45)

Trong đó:L - là kích thước chiều rộng (hoặc chiều cao) của ván lưới kéo; S - là diện tích thật sự của ván lưới kéo.

Thông thường, tỉ số hình dáng (λ) của ván lưới thường nhỏ hơn 1 (λ < 1).

  • Đối với lưới kéo tầng đáy và tầng giữa thì λ = 0,5 ÷ 0,75.
  • Tuy nhiên, có một số loại ván của lưới kéo tầng giữa có thể có λ = 2 ÷ 6.

+ Góc tống ván lưới, là góc hợp bởi phương di chuyển tới của ván với mặt phẳng ván lưới. Góc tống ván lưới sẽ quyết định độ mở ngang (hoặc mở cao) cho lưới kéo và độ ổn định của ván lưới. Tuy nhiên, để đánh giá khả năng làm việc của ván người ta quan tâm đến các đại lượng có tính quyết định, ảnh hưởng đến góc tống của ván là góc tống tới hạn (α) và góc xây dựng ván (θ).

Góc tống tới hạn (αgh), là góc tống của ván lưới mà ứng với góc tống đó thì độ mở ngang (hoặc độ nâng) của ván lưới đạt giá trị cực đại (H 6.14). Về phương diện vật lý, ở góc tống giới hạn sẽ có sự khác biệt giữa 2 loại dòng chảy dòng qua bề mặt của ván.

  • Khi α<αgh thì dòng chảy vòng từ mặt trên xuố mặt dưới (hay từ mặt trong ra mặt ngoài) của ván áp sát vào ván lưới.
  • Khi α>αgh thì dòng chảy vòng từ mặt trên qua mặt dưới (hay từ mặt trong ra mặt ngoài) của ván không thể áp sát vào ván lưới được và bị tách ra và vì thế mà làm cho hệ số lực cản Ksc của ván tăng lên.
Hình 12
Hình 12 (graphics12.png)

Góc xây dựng của ván (θ) hay còn gọi là góc cấu tạo ván lưới, là góc hợp giữa trục dọc của ván lưới với phương đường thẳng nối giữa hai điểm đặt lực căng của dây đỏi và điểm đặt lực căng của dây cáp kéo (H 6.15).

Khi ván lưới kéo làm việc trong nước, ván phải chịu các lực tác dụng như sau:

  • Lực căng của dây cáp kéo (R1)
  • Hợp lực của các lực thủy động (R2)
  • Lực căng của dây đỏi (R3)
  • Trọng lượng của ván trong nước (G)
  • Lực ma sát của ván với nền đáy (Rms)

Để tính toán được góc xây dựng ván, trước hết ta:

  • Tịnh tiến R2 theo phương của nó đến điểm O2.
  • Tịnh tiến R3 theo phương của nó đến điểm O2.

Một khi cân bằng cho các lực được tạo ra, khi đó ta có: R1 = R2 + R3 = R´1 và góc tống làm việc của ván lưới khi đó sẽ là:

α = β + θ (6.48)

Thông thường góc tống dây đỏi là β = 13o ÷15o. Từ đây ta có thể xác định góc xây dựng ván lưới theo công thức (6.39).

Ví dụ: Trên cơ sở ta chọn β = 15o. Nếu ta muốn có góc tống tới hạn α = 35o, khi đó góc xây dựng ván θ sẽ là:

θ = α - β =35o – 15o = 20o

Nghĩa là, để đảm bảo cho ván làm việc tốt nhất thì ta phải thiết kế ván lưới sao cho góc xây dựng ván θ làm việc ở góc là 20o.

Hình 13
Hình 13 (graphics13.png)
Một khi ván lưới kéo đã làm việc ổn định trong nước thì khi đó các tọa độ và các momen đều phải ở trạng thái ổn định và cân bằng, nghĩa là:

  • Ba phương trình về hình chiếu của các tọa độ phải là:

ΣX = 0; ΣY = 0; ΣZ = 0

  • Ba phương trình về các momen lực cũng phải là:

ΣMX = 0; ΣMY = 0; ΣMZ = 0

Để xét sự ổn định của ván, ta cần xác định chính xác tâm áp lực của ván.

+ Tâm áp lực của ván lưới kéo

Hình 14
Hình 14 (graphics14.png)
Tâm áp lực của ván là vị trí của lực tổng hợp tác dụng lên ván (H 6.16). Tâm áp lực là một hàm phụ thuộc vào góc tống α, khi góc tống α thay đổi thì tâm áp lực sẽ di chuyển trên trục X. Cụ thể là:

  • Hình 15
    Hình 15 (graphics15.png)
    Khi ván làm việc với góc tống α = 90o thì tâm áp lực vẫn nằm trên trục X, nhưng tại trung điểm của ván.
  • Khi ván làm việc với góc tống α < 90o thì tâm áp lực vẫn nằm trên trục X, nhưng dịch chuyển về phía trước của ván.

Để có thể biết được vị trí của tâm áp lực, ta có phương trình và đồ thị sau biểu thị vị trí tương đối của tâm áp lực (Cd) ứng với các góc tống α khác nhau.

Cd=xb=f(α)Cd=xb=f(α) size 12{C rSub { size 8{d} } = { {x} over {b} } =f \( α \) } {} (6.49)

Sự làm việc ổn định của ván lưới kéo thì phụ thuộc vào sự ổn định của vị trí tương đối của tâm áp lực Cd.

Từ đồ thị H 6.17 ta thấy rằng trong khoảng α = 20o ÷ 40o thì Cd ít thay đổi. Vì vậy, ta nên chọn góc tống α ở khoảng này.

Khi tâm áp lực (O) tạo được sự ổn định cho ván lưới thì khi đó tất cả tổng momen các lực theo các phương x, y, z được xem như bằng không. Tuy nhiên, trong quá trình làm việc của ván một khi có sự thay đổi trong cấu tạo lưới hoặc dây treo ván hoặc điều kiện nền đáy biển thì tâm áp lực sẽ thay đổi. Khi đó các momen lực sẽ gây cho ván làm việc không ổn định theo một chiều hướng ảnh hưởng nào đó. Cụ thể ta hãy:

  • Hình 16
    Hình 16 (graphics16.png)
    Xét sự cân bằng đối với trục Z

Khi đó, điều kiện cân bằng là:

ΣMZ = 0 (trục Z hướng ra ngoài)

Ta thấy rằng momen đối với trục Z sẽ làm thay đổi góc tống α (H 6.18). Cụ thể là:

  • Momen do R1xy gây ra sẽ làm tăng góc tống α.
  • Momen do R3xy gây ra sẽ làm giảm góc tống α.
  • Hình 17
    Hình 17 (graphics17.png)
    Xét sự cân bằng đối với truc X

Khi đó, điều kiện cân bằng là:

ΣMX = 0

Ta thấy rằng momen đối với trục X sẽ làm cho ván bị nghiêng (H 6.19). Cụ thể là:

  • Momen do Rms gây ra sẽ làm cho ván nghiêng về phía trong.
  • Momen do R1yz gây ra sẽ làm cho ván bị nghiêng ra phía ngoài.

Để cho ván luôn làm việc với vị trí thẳng đứng thì cần phải nâng cung ván lên trên sao cho hình chiếu của điểm liên kết khi được chiếu lên ván sẽ nằm ở phía trên.

Trong thực tế, đối với các lưới kéo cơ giới thì ván rất nặng, và trong khi làm việc nó hơi nghiêng vào tróng một chút.

  • Xét cân bằng đối với trục Y

Khi đó, điều kiện cân bằng là:ΣMY = 0. Momen của các lực đối với trục Y sẽ làm cho ván khi làm việc trong nước thường ngóc đầu lên hoặc chúi mũi xuống. Thông thường người ta thường thiết kế cho ván hơi ngóc đầu lên một chút để ván có thể lướt bùn.

Momen lực R1XZ sẽ làm cho ván làm cho ván ngóc lên hay chúi mũi xuống tùy thuộc vào vị trí hình chiếu điểm liên kết với dây kéo là ở trên hay dưới trục X. Thường để cho ván làm việc trong nước người ta thường nâng hình chiếu của điểm liên kết lên trên trục X một ít. Ngoài ra để có thể điều chỉnh ván chênh lên hay chênh xuống người ta có thể điều chỉnh dây so ván (H 6.20).

Hình 18
Hình 18 (graphics18.png)
+ Tính lực mở và lực cản của ván lưới

Như đã được giới thiệu trong phần lý thuyết về ngư cụ, ta có thể tính lực mở và lực cản của ván bởi hai phương trình cơ bản sau:

Lực mở (hoặc lực bổng): Ry=Cy(λ,α,Re).ρ.V22.FRy=Cy(λ,α,Re).ρ.V22.F size 12{R rSub { size 8{y} } =C rSub { size 8{y} } \( λ,α",Re" \) "." { {ρ "." V rSup { size 8{2} } } over {2} } "." F} {}

và Lực cản : Rx=Cx(λ,α,Re).ρ.V22.FRx=Cx(λ,α,Re).ρ.V22.F size 12{R rSub { size 8{x} } =C rSub { size 8{x} } \( λ,α",Re" \) "." { {ρ "." V rSup { size 8{2} } } over {2} } "." F} {}

Trong đó: Cy và Cx, tương ứng, là hệ số lực mở (hoặc lực bổng) và hệ số lực cản của ván lưới. Chúng là một hàm của các đại lượng λ, α và hệ số Re.

Dù ta hoàn toàn có thể tính các hệ số Cy và Cx bằng phương pháp toán học, nhưng sẽ có sai số lớn do bởi thực tế các giá trị này chịu ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố ngẫu nhiên khác trong quá trình hoạt động dưới biển. Vì thế, thường người ta thích chọn giá trị của nó qua thực nghiệm.

Từ thực nghiệm người ta đã vẽ được các đường cong Cy = f(α) (H. 21) và Cx = f(α) (H 6.22) mà không cần xét Cy và Cx phụ thuộc vào λ và Re, bởi nếu ta cho ván lưới làm việc trong khu vực mô hình tự động thì chúng sẽ không phụ thuộc vào số Re. Còn đối với λ thì mỗi ván tự thân chúng đã có một giá trị xác định.

Ta có các đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của Cy và Cx vào α đối với một số loại ván có λ khác nhau như sau:

Hình 19
Hình 19 (graphics19.png)
Hình 20
Hình 20 (graphics20.png)

+ Chất lượng thủy động lực của ván (K)

Chất lượng thủy động lực (K) của ván nói lên chất lượng làm việc của ván, có quan hệ đến tính ổn định và cân đối của ván, nó tỉ lệ giữa lực mở và lực ma sát của ván và liên quan đến góc tống α như sau:

K=RyRx=CyCx=f(α)K=RyRx=CyCx=f(α) size 12{K= { {R rSub { size 8{y} } } over {R rSub { size 8{x} } } } = { {C rSub { size 8{y} } } over {C rSub { size 8{x} } } } =f \( α \) } {}(6.50)

ở đây:Ry và Cy, tương ứng, là lực mở và hệ số lực mở của ván; Rx và Cx, tương ứng, là lực cản và hệ số lực cản của ván.

Trong cùng một ván thì chất lượng thủy động thường đạt cực đại ở góc tống α nhỏ, trong khi đó góc tống tới hạn αgh lại có giá trị lớn, nên người ta vẫn buộc phải sử dụng hệ số α nhỏ để đạt chất lượng thủy động là tốt nhất (H 6.23). Chẳng hạn, thông thường góc tống tới hạn αgh = (35÷ 40)o, nhưng Kmax chỉ ứng với α = (10÷15)o.

Hình 21
Hình 21 (graphics21.png)

+ Lực cản ma sát của ván

Trong quá trình làm việc trong nước ván phải chịu lực cản ma sát do bản thân trọng lượng ván gây ra. Lực cản ma sát của ván được xác định như sau:

Rms = f . G

ở đây:f là hệ số ma sát, f = (0,35 ÷ 0,50); G là trọng lượng của ván trong nước.

Trọng lượng của ván trong nước G có thể được xác định theo công thức sau:

G = 0,87.Mkl – (0,3÷0,4).Mg

Trong đó: Mkl - là trọng lượng phần kim loại trong không khí; Mg - là trọng lượng phần gỗ trong không khí.

Hiện nay người ta thường thế phao thủy tĩnh bằng phao thủy động, một dạng phao thủy động là ván nâng miệng lưới (diều). Ván nâng miệng lưới được lắp tại trung điểm của miệng lưới kéo. Thông thường ván nâng miệng lưới là những mạnh gỗ ghép lại có λ = 0,5 và được tính toán tương tự như ván mở.

Tính phao

+ Tính lực nổi của phao thủy tĩnh

Trong lưới kéo, phao thủy tĩnh có dạng hình cầu bằng kim loại, hoặc thủy tinh tổng hợp, hoặc nhựa,... Nếu gọi Q là lực nổi trong nước của phao, khi đó:

Q = D – P

Trong đó:D - là lực nổi của phao; và P là trọng lực của phao trong nước.

Lực nổi (D) và trọng lượng (P) của phao được xác định như sau:

D = γn . V1và P = γ . V2

ở đây:V1 - là thể tích bên ngoài của phao; V2 - là thể tích của vật liệu phao; γn - là trong lượng riêng của nước; và γ - là trọng lượng riêng của vật liệu phao.

+ Tính lực nổi của phao thủy động

Lực nổi của phao thủy động bao gồm hai thành phần là: lực nổi thủy tĩnh q và lực nổi thủy động Ry. Nghĩa là:

Q = q + Ry

Khi vận tốc dắt lưới Vdl = 0 thì lực nổi của phao thủy động sẽ là: Q = q; còn khi Vdl ≠ 0 thì lực nổi của phao thủy động sẽ là: Q = q + Ry.

Tuỷ dạng phao thủy động và vận tốc dắt lưới mà thành phần lực nổi thủy động sẽ lớn hơn rất nhiều lần so với thành phần lực nổi thủy tĩnh. Bảng 3 dưới đây giới thiệu lực nổi thủy tĩnh và lực nổi thủy động của phao cầu được dùng trong lưới kéo.

Bảng 3
Bảng 3 – Lực nổi thủy tĩnh và thủy động của phao hình cầu
Đường kính (mm) Lực nổi thủy tĩnh q (Kgs)
Lực nổi thủy động Ry (Kgs) khi tốc độ vận động (m/s)
1,2 1,4 1,6 1,8 2,0 2,2
200 2,8 3,5 4,0 4,9 5,7 6,8 8,9
250 5,2 - 10,3 11,2 15,5 19,0 24,5
  • Hình 22
    Hình 22 (graphics22.png)
    Sức cản của phao thủy động được tính theo công thức:

R x = C x . ρ . V 2 2 . F R x = C x . ρ . V 2 2 . F size 12{R rSub { size 8{x} } =C rSub { size 8{x} } "." { {ρ "." V rSup { size 8{2} } } over {2} } "." F} {}

ở đây: Cx phụ thuộc vào hệ số Reynolds (H 6.24),

Cx = f(Re)

Có một khoảng của hệ số Re nơi đó sẽ cho lực cản là ổn định nhất (khu vực mô hình tự động)

  • Sức nổi thủy động của phao thủy động, cũng được xác định theo công thức:

R y = C y . ρ . V 2 2 . F R y = C y . ρ . V 2 2 . F size 12{R rSub { size 8{y} } =C rSub { size 8{y} } "." { {ρ "." V rSup { size 8{2} } } over {2} } "." F} {}

ở đây: Cy phụ thuộc vào góc tống α, Cy = f(α).

  • Còn chất lượng thủy động của phao thủy động cũng được đánh giá là:

K = Q R x d K = Q R x d size 12{K= { {Q} over {R rSub { size 8{x} } } } approx d} {}

ở đây: d - là đường kính của hình cầu.

Đối với phao hình cầu (thủy động hoặc thủy tĩnh), chất lượng thủy động K thì tỉ lệ với đường kính phao (d). Nghĩa là, nếu phao hình cầu có đường kính lớn hơn sẽ có lực nổi lớn hơn nhiều lần so với phao có đường kính nhỏ hơn. Trong thực tế, người ta thường dùng phao hình cầu có đường kính từ d = 200–400 mm.

  • Độ dầy cần thiết của phao cầu (δ) có thể được tính theo công thức sau:

δ=P.d2.σδ=P.d2.σ size 12{δ= { {P "." d} over {2 "." σ} } } {}(mm)(6.51)

ở đây:P - là áp lực nước tác dụng lên phao cầu thủy tĩnh (Kg/cm2); d - là đường kính của phao cầu (mm); σ - là ứng suất nén cho phép của vật liệu làm phao cầu (kg/cm2)

  • Từ đây, nếu như ta biết được σ, δ, d ta có thể tính được độ sâu làm việc cực đại cho phép (H) của phao cầu theo công thức thực nghiệm sau:

H = 20 . δ . σ d H = 20 . δ . σ d size 12{H= { {"20" "." δ "." σ} over {d} } } {}

Cân bằng cho lưới kéo và hình dạng dây cáp kéo

Trong lưới kéo thì vấn đề về hình dạng của lưới kéo có liên quan đến độ sâu, sự ổn định của lưới và ván lưới trong khi làm việc trong nước.

Hình 23
Hình 23 (graphics23.png)
Lưới kéo một khi đã cân bằng (H 6.25) thì cáp kéo phải chịu các lực tác dụng sau:

  • Đầu dưới của dây chịu lực tác dụng T0.
  • Đầu trên của dây chịu lực tác dụng T1.
  • Lực trọng lượng của cáp kéo trong nước q
  • Lực cản thủy động tác dụng lên dây cáp kéo Rα.

Tuy nhiên, do vận tốc dắt lưới là khác nhau, cho nên ta cần phân biệt hai trường hợp tính toán trong dây cáp kéo.

Tính toán dây cáp kéo khi vận tốc dắt lưới nhỏ

Hình 24
Hình 24 (graphics24.png)
Khi vận tốc dắt lưới thấp thì lực cản thủy động lên cáp kéo cũng thấp và có thể bỏ qua. Khi đó dây cáp kéo có thể được xem như có hình dạng là đường dây xích (H 6.26). Vì thế lực sẽ phân bố đều trên chiều dài dây cáp kéo.

+ Chiều dài dây cáp kéo (S) trong trường hợp vận tốc thấp được tính như sau:

S=f2+2.To.fqS=f2+2.To.fq size 12{S= sqrt {f rSup { size 8{2} } + { {2 "." T rSub { size 8{o} } "." f} over {q} } } } {}(6.52)

Trong đó: f - là độ sâu khai thác (m); q - là trọng lượng 1 m dây cáp kéo trong nước (Kg/m); T0 - là sức căng đầu dưới của dây cáp kéo (kg).

+ Sức cản của dây cáp kéo (R) trong trường hợp này sẽ là:

R=Cx.ρ.V22.D.SR=Cx.ρ.V22.D.S size 12{R=C rSub { size 8{x} } "." { {ρ "." V rSup { size 8{2} } } over {2} } "." D "." S} {}(6.53)

Trong đó: Cx - là hệ số lực cản, hệ số này sẽ là một hàm của góc tống α. Nhưng do góc α rất nhỏ (α«), nên α có thể được tính bằng: α = arcsin f/s; D - là đường kính của dây cáp kéo (mm); S - là chiều dài dây cáp kéo (m); ρ - là mật độ của nước; V - là vận tốc dắt lưới (m/s).

Tính toán dây cáp kéo khi vận tốc dắt lưới lớn

Khi này người ta tính chiều dài dây cáp kéo, độ sâu làm việc của lưới theo công thức của B. H. Strelkalova.

Qui luật thay đổi lực cản của dây cáp kéo được tính theo công thức sau:

dRα=Co.ρ.V22.dS.D.sin2αdRα=Co.ρ.V22.dS.D.sin2α size 12{ ital "dR" rSub { size 8{α} } =C rSub { size 8{o} } "." { {ρ "." V rSup { size 8{2} } } over {2} } "." ital "dS" "." D "." "sin" rSup { size 8{2} } α} {}(6.54)

Hình 25
Hình 25 (graphics25.png)
Trong đó: Co - là hệ số lực cản tại một phần của dây cáp kéo; ρ - là mật độ nước; V- là vận tốc dắt lưới; D - là đường kính dây cáp kéo; dS - là một đơn vị chiều dài cáp; α - là góc hợp bởi tiếp tuyến của dây cáp kéo với đường nằm ngang.

Từ (6.54) ta nhận thấy, khi góc α thay đổi lên thì Rα sẽ thay đổi. Thông thường dây cáp kéo được sử dụng là loại dây cáp thép, nên ta có Co=1,1.

Để tìm hiểu hình dạng, chiều dài S, độ xa, độ sâu của dây cáp kéo ta cần nghiên cứu một đơn vị chiều dài nhỏ nhất dS (H 6.27).

Giả thiết τ và n là hệ trục toạ độ tự nhiên. Khi đơn vị nhỏ nhất của dây cáp kéo dS ở trạng thái cân bằng thì hình chiếu của các thành phần lực tác dụng lên nó lên hai

trục τ và n là:

τ=T.cos2+(T+dT)cos2q.dS.sin(α+2)=0τ=T.cos2+(T+dT)cos2q.dS.sin(α+2)=0 size 12{ Sum {τ= - T "." "cos" { {dα} over {2} } + \( T+ ital "dT" \) "cos" { {dα} over {2} } - q "." ital "dS" "." "sin" \( α+ { {dα} over {2} } \) =0} } {}(6.55)

n = dR α + T . sin 2 + ( T + dT ) . sin 2 q . dS . cos ( α + 2 ) = 0 n = dR α + T . sin 2 + ( T + dT ) . sin 2 q . dS . cos ( α + 2 ) = 0 size 12{ Sum {n= ital "dR" rSub { size 8{α} } +T "." "sin" { {dα} over {2} } + \( T+ ital "dT" \) "." "sin" { {dα} over {2} } - q "." ital "dS" "." "cos" \( α+ { {dα} over {2} } \) =0} } {}

Giải phương trình (6.55), ta được:T-T0 = q. f (6.56)

Trong đó:q - là trọng lượng trong nước của dây cáp kéo; f - là độ sâu làm việc của dây cáp kéo. T được xác định như sau:

lnT+C=qRD.cosα(1+q24K2)(cosα+q2K)2lnT+C=qRD.cosα(1+q24K2)(cosα+q2K)2 size 12{"ln"T+C= { {q} over {R} } Int { { {D "." "cos"α} over { \( 1+ { {q rSup { size 8{2} } } over {4K rSup { size 8{2} } } } \) - \( "cos"α+ { {q} over {2K} } \) rSup { size 8{2} } } } } } {}(6.57)

ở đây: K - là lực cản thủy động lực của nước tác dụng lên 1 m dây cáp kéo trực giao vối phương của tốc độ di chuyển. K được xác định như sau:

K = C 0 . ρ . V 2 2 . D K = C 0 . ρ . V 2 2 . D size 12{K=C rSub { size 8{0} } "." { {ρ "." V rSup { size 8{2} } } over {2} } "." D} {}

Từ phương trình (6.57) ta thấy rằng chúng chỉ có ý nghĩa nghiên cứu khi mẫu số của vế phải trong phương trình (6.57) khác 0. Như vậy, sẽ có hai trường hợp:

hoặc thứ nhất là: cosα+q2K1+q24K2cosα+q2K1+q24K2 size 12{ sqrt {1+ { {q rSup { size 8{2} } } over {4K rSup { size 8{2} } } } } langle "cos"α+ { {q} over {2K} } } {}

hoặc thứ hai là: 1+q24K2cosα+q2K1+q24K2cosα+q2K size 12{ sqrt {1+ { {q rSup { size 8{2} } } over {4K rSup { size 8{2} } } } } rangle "cos"α+ { {q} over {2K} } } {}

Với trường hợp thứ nhất, dây cáp kéo phải võng hướng xuống dưới. Còn với trường hợp thứ hai, dây cáp kéo phải võng lên trên. Trong nghề cá, chỉ có thể xuất hiện trường hợp thứ nhất, còn thì trường hợp thứ hai là không thể xãy ra.

Khi đó ta đặt: 1+q24K2q2K=cosαgh1+q24K2q2K=cosαgh size 12{ sqrt {1+ { {q rSup { size 8{2} } } over {4K rSup { size 8{2} } } } } - { {q} over {2K} } ="cos"α rSub { size 8{ ital "gh"} } } {} (6.58)

và như vậy:cos αgh < cos α hay là:0 < α < αgh .

Một khi độ võng của dây cáp kéo hướng xuống dưới thì nếu ta xét từ điểm dưới lên điểm trên thì góc α sẽ tăng dần từ 0→ αgh và αgh sẽ được xác định phụ thuộc vào trọng lực và lực cản của dây cáp kéo.

Theo phương trình (6.58) áp dụng cho đường dây xích thì ta sẽ có: cos α = ∞-∞ = 0, khi đó: αgh = 90o.

Hình 26
Hình 26 (graphics26.png)
Điều kiện để cho dây cáp kéo võng hướng xuống dưới là góc αgh<α. Góc α0 là góc tiếp tuyến đầu dưới của dây cáp kéo và góc nó được xác định như sau (H 6.28):

α0=acrtgTdk(0,5).Rl.Rvα0=acrtgTdk(0,5).Rl.Rv size 12{α rSub { size 8{0} } = ital "acrtg" { {T rSub { size 8{ ital "dk"} } } over { \( 0,5 \) "." R rSub { size 8{l} } "." R rSub { size 8{v} } } } } {}(6.59)

Trong đó: Rl - là sức cản của lưới; Rv là sức cản của ván; Rdk là thành phần lực thẳng đứng của dây cáp kéo

Còn T0 là lực kéo căng tổng hợp ở đầu dưới của dây cáp kéo, lực này được xác định bằng:

T 0 = ( 0,5 . R l + R v ) 2 + T dk 2 T 0 = ( 0,5 . R l + R v ) 2 + T dk 2 size 12{T rSub { size 8{0} } = sqrt { \( 0,5 "." R rSub { size 8{l} } +R rSub { size 8{v} } \) rSup { size 8{2} } +T rSub { size 8{ ital "dk"} } rSup { size 8{2} } } } {}

Giải tiếp phương trình (6.57) ta xác định được kết quả sau:

- Sức căng T tại góc α nào nó sẽ là: T=T0.B.cosα+bcosαamT=T0.B.cosα+bcosαam size 12{T=T rSub { size 8{0} } "." B "." left ( { {"cos"α+b} over {"cos"α - a} } right ) rSup { size 8{m} } } {} (6.60)

  • Chiều dài dây cáp kéo S sẽ là: S=To.B.m.(a+b)q.α0α(cosα+b)m1(cosαa)m+1.S=To.B.m.(a+b)q.α0α(cosα+b)m1(cosαa)m+1. size 12{S= { {T rSub { size 8{o} } "." B "." m "." \( a+b \) } over {q} } "." Int cSub { size 8{α rSub { size 6{0} } } } cSup {α} { { { \( "cos"α+b \) rSup { size 8{m - 1} } } over { \( "cos"α - a \) rSup { size 8{m+1} } } } "." dα} } {} (6.61)
  • Hình chiếu bằng của dây cáp kéo sẽ là:

x=T0.B.m.(a+b)q.α0α(cosα+b)m1(cosαa)m+1.cosα.x=T0.B.m.(a+b)q.α0α(cosα+b)m1(cosαa)m+1.cosα. size 12{x= { {T rSub { size 8{0} } "." B "." m "." \( a+b \) } over {q} } "." Int cSub { size 8{α rSub { size 6{0} } } } cSup {α} { { { \( "cos"α+b \) rSup { size 8{m - 1} } } over { \( "cos"α - a \) rSup { size 8{m+1} } } } "." "cos"α "." dα} } {} (6.62)

y=T0qB.cosα+bcosαam1y=T0qB.cosα+bcosαam1 size 12{y= { {T rSub { size 8{0} } } over {q} } left [B "." left ( { {"cos"α+b} over {"cos"α - a} } right ) rSup { size 8{m} } - 1 right ]} {} (6.63)

Trong đó: m=q4K2+qm=q4K2+q size 12{m= { {q} over { sqrt {4K rSup { size 8{2} } +q} } } } {}; a=1+q24K2q2Ka=1+q24K2q2K size 12{a= sqrt {1+ { {q rSup { size 8{2} } } over {4K rSup { size 8{2} } } } } - { {q} over {2K} } } {}; b=1+q24K2+q2Kb=1+q24K2+q2K size 12{b= sqrt {1+ { {q rSup { size 8{2} } } over {4K rSup { size 8{2} } } } } + { {q} over {2K} } } {}; B=cosα0acosα0bmB=cosα0acosα0bm size 12{B= left ( { {"cos"α rSub { size 8{0} } - a} over {"cos"α rSub { size 8{0} } - b} } right ) rSup { size 8{m} } } {} (64)

Khai triển chuỗi Taylor, theo phương pháp gần đúng ta đươc như sau:

S=c.ψ(α0).(αα0)+ψ'(α0)2!(ααo)2+ψ''(α0)3!(αα0)3+...S=c.ψ(α0).(αα0)+ψ'(α0)2!(ααo)2+ψ''(α0)3!(αα0)3+... size 12{S=c "." left [ψ \( α rSub { size 8{0} } \) "." \( α - α rSub { size 8{0} } \) + { { { {ψ}} sup { ' } \( α rSub { size 8{0 \) } } } over {2!} } \( α - α rSub { size 8{o} } \) rSup { size 8{2} } + { { { {ψ}} sup { '' } \( α rSub { size 8{0} } \) } over {3!} } \( α - α rSub { size 8{0} } \) rSup { size 8{3} } + "." "." "." right ]} {}(6.65)

Trong đó:

- C=T0.B.m.(a+b)qC=T0.B.m.(a+b)q size 12{C= { {T rSub { size 8{0} } "." B "." m "." \( a+b \) } over {q} } } {}

- ψ(α0)=(cosα0+b)m1(cosα0a)m+1ψ(α0)=(cosα0+b)m1(cosα0a)m+1 size 12{ψ \( α rSub { size 8{0} } \) = { { \( "cos"α rSub { size 8{0} } +b \) rSup { size 8{m - 1} } } over { \( "cos"α rSub { size 8{0} } - a \) rSup { size 8{m+1} } } } } {}

- ψ'(α0)=sinα02cosα0+m(a+b)(ab).(cosα0+b)m2(cosα0a)m+2ψ'(α0)=sinα02cosα0+m(a+b)(ab).(cosα0+b)m2(cosα0a)m+2 size 12{ { {ψ}} sup { ' } \( α rSub { size 8{0} } \) ="sin"α rSub { size 8{0} } left [2"cos"α rSub { size 8{0} } +m \( a+b \) - \( a - b \) right ] "." { { \( "cos"α rSub { size 8{0} } +b \) rSup { size 8{m - 2} } } over { \( "cos"α rSub { size 8{0} } - a \) rSup { size 8{m+2} } } } } {}

ψ ' ' = sin 2 α 0 2 cos α 0 + m ( a + b ) ( a b ) . 4 cos α 0 + m ( a + b ) + 2 ( a b ) . ( cos α 0 + b ) m 3 ( cos α 0 a ) m + 3 + + ( 2 cos 0 sin 2 α 0 ) . 2 cos α 0 + m ( a + b ) cos α 0 ( a b ) cos α 0 . ( cos α 0 + b ) m 2 ( cos α 0 a ) m + 2 ψ ' ' = sin 2 α 0 2 cos α 0 + m ( a + b ) ( a b ) . 4 cos α 0 + m ( a + b ) + 2 ( a b ) . ( cos α 0 + b ) m 3 ( cos α 0 a ) m + 3 + + ( 2 cos 0 sin 2 α 0 ) . 2 cos α 0 + m ( a + b ) cos α 0 ( a b ) cos α 0 . ( cos α 0 + b ) m 2 ( cos α 0 a ) m + 2 alignl { stack { size 12{ { {ψ}} sup { '' }="sin" rSup { size 8{2} } α rSub { size 8{0} } left [2"cos"α rSub { size 8{0} } +m \( a+b \) - \( a - b \) right ] "." left [4"cos"α rSub { size 8{0} } +m \( a+b \) +2 \( a - b \) "." { { \( "cos"α rSub { size 8{0} } +b \) rSup { size 8{m - 3} } } over { \( "cos"α rSub { size 8{0} } - a \) rSup { size 8{m+3} } } } right ]+{}} {} # + \( 2"cos"2α rSub { size 8{0} } - "sin" rSup { size 8{2} } α rSub { size 8{0} } \) "." left [2"cos"α rSub { size 8{0} } +m \( a+b \) "cos"α rSub { size 8{0} } - \( a - b \) "cos"α rSub { size 8{0} } right ] "." { { \( "cos"α rSub { size 8{0} } +b \) rSup { size 8{m - 2} } } over { \( "cos"α rSub { size 8{0} } - a \) rSup { size 8{m+2} } } } {} } } {}

+ Tính hình chiếu của chiều dài dây cáp kéo lên mặt phẳng của đáy biển.

X=c.ψ1(α0).(αα0)+ψ'(α0)(αα0)22!+ψ''(α0)(αα0)33!...X=c.ψ1(α0).(αα0)+ψ'(α0)(αα0)22!+ψ''(α0)(αα0)33!... size 12{X=c "." left [ψ rSub { size 8{1} } \( α rSub { size 8{0} } \) "." \( α - α rSub { size 8{0} } \) + { { { {ψ}} sup { ' } \( α rSub { size 8{0} } \) \( α - α rSub { size 8{0} } \) rSup { size 8{2} } } over {2!} } + { { { {ψ}} sup { '' } \( α rSub { size 8{0} } \) \( α - α rSub { size 8{0} } \) rSup { size 8{3} } } over {3!} } "." "." "." right ]} {}(6.66)

Trong đó:

* C=T0.B.m.(a+b)qC=T0.B.m.(a+b)q size 12{C= { {T rSub { size 8{0} } "." B "." m "." \( a+b \) } over {q} } } {};

* ψ1(α0)=(cosα0+b)m1(cosα0a)m+1.cosα0ψ1(α0)=(cosα0+b)m1(cosα0a)m+1.cosα0 size 12{ψ rSub { size 8{1} } \( α rSub { size 8{0} } \) = { { \( "cos"α rSub { size 8{0} } +b \) rSup { size 8{m - 1} } } over { \( "cos"α rSub { size 8{0} } - a \) rSup { size 8{m+1} } } } "." "cos"α rSub { size 8{0} } } {}

* ψ1'(α0)=0,5.sin02cosα0+m(a+b)(ab).(cosα0+b)m2(cosα0a)m+2sinα0.(cosα0+b)m1(cosα0a)m+1ψ1'(α0)=0,5.sin02cosα0+m(a+b)(ab).(cosα0+b)m2(cosα0a)m+2sinα0.(cosα0+b)m1(cosα0a)m+1 size 12{ { {ψ}} sup { ' } rSub { size 8{1} } \( α rSub { size 8{0} } \) =0,5 "." "sin"2α rSub { size 8{0} } left [2"cos"α rSub { size 8{0} } +m \( a+b \) - \( a - b \) right ] "." { { \( "cos"α rSub { size 8{0} } +b \) rSup { size 8{m - 2} } } over { \( "cos"α rSub { size 8{0} } - a \) rSup { size 8{m+2} } } } - "sin"α rSub { size 8{0} } "." { { \( "cos"α rSub { size 8{0} } +b \) rSup { size 8{m - 1} } } over { \( "cos"α rSub { size 8{0} } - a \) rSup { size 8{m+1} } } } } {}

ψ 1 ' ' = 0,5 . sin 0 . sin α 0 2 cos α 0 + m ( a + b ) ( a b ) . 4 cos α 0 + m ( a + b ) 2 ( a b ) . ( cos α 0 + b ) m 3 ( cos α 0 a ) m + 3 + + ( cos 0 sin 2 α 0 ) . 2 cos α 0 + m ( a + b ) ( a b ) . ( cos α 0 + b ) m 2 ( cos α 0 a ) m + 2 sin 0 . sin α 0 . ( cos α 0 + b ) m 2 ( cos α 0 a ) m + 2 cos α 0 . ( cos α 0 + b ) m 1 ( cos α 0 a ) m + 1 . ψ 1 ' ' = 0,5 . sin 0 . sin α 0 2 cos α 0 + m ( a + b ) ( a b ) . 4 cos α 0 + m ( a + b ) 2 ( a b ) . ( cos α 0 + b ) m 3 ( cos α 0 a ) m + 3 + + ( cos 0 sin 2 α 0 ) . 2 cos α 0 + m ( a + b ) ( a b ) . ( cos α 0 + b ) m 2 ( cos α 0 a ) m + 2 sin 0 . sin α 0 . ( cos α 0 + b ) m 2 ( cos α 0 a ) m + 2 cos α 0 . ( cos α 0 + b ) m 1 ( cos α 0 a ) m + 1 . alignl { stack { size 12{ { {ψ}} sup { '' } rSub { size 8{1} } ={}} {} # 0,5 "." "sin"2α rSub { size 8{0} } "." "sin"α rSub { size 8{0} } left [2"cos"α rSub { size 8{0} } +m \( a+b \) - \( a - b \) right ] "." left [4"cos"α rSub { size 8{0} } +m \( a+b \) - 2 \( a - b \) "." { { \( "cos"α rSub { size 8{0} } +b \) rSup { size 8{m - 3} } } over { \( "cos"α rSub { size 8{0} } - a \) rSup { size 8{m+3} } } } right ]+{} {} # + \( "cos"2α rSub { size 8{0} } - "sin" rSup { size 8{2} } α rSub { size 8{0} } \) "." left [2"cos"α rSub { size 8{0} } +m \( a+b \) - \( a - b \) right ] "." { { \( "cos"α rSub { size 8{0} } +b \) rSup { size 8{m - 2} } } over { \( "cos"α rSub { size 8{0} } - a \) rSup { size 8{m+2} } } } - {} {} # - "sin"2α rSub { size 8{0} } "." "sin"α rSub { size 8{0} } "." { { \( "cos"α rSub { size 8{0} } +b \) rSup { size 8{m - 2} } } over { \( "cos"α rSub { size 8{0} } - a \) rSup { size 8{m+2} } } } - "cos"α rSub { size 8{0} } "." { { \( "cos"α rSub { size 8{0} } +b \) rSup { size 8{m - 1} } } over { \( "cos"α rSub { size 8{0} } - a \) rSup { size 8{m+1} } } } "." {} } } {}

Khi ta dùng công thức (6.65) và (6.66) để tính chiều dài dây cáp kéo trên mặt phẳng nằm ngang ứng với α < 0,7.αgh thì sai số cũng không vượt quá 5%.

Để đảm bảo cho việc tính cho dây cáp kéo có α < 0,7αgh thì ta làm như sau:

  • Nếu đầu múc α < 0,7.αgh thì ta tính một lần (H 6.29).
Hình 27
Hình 27 (graphics27.png)
  • Nếu đầu múc α > 0,7.αgh thì khi đó ta phải tìm điểm α* = 0,7.αgh và khi này sẽ tính theo (H 6.30) và công thức:

S=S1+ΔyisinβiS=S1+Δyisinβi size 12{S=S rSub { size 8{1} } + Sum { { {Δy rSub { size 8{i} } } over {"sin"β rSub { size 8{i} } } } } } {}(6.67)

X=X1+Δyi.cotiX=X1+Δyi.coti size 12{X=X rSub { size 8{1} } + Sum {Δy rSub { size 8{i} } "." "cot"gβ rSub { size 8{i} } } } {}(6.68)

Trong đó: S1 và X1 được tính theo công thức (6.65) và (6.66).

Còn để tính cho 2 thành phần sau của (6.67) và (6.68) thì người ta làm như sau:

Theo công thức (6.65), (6.66) và (6.63) ta sẽ xác định được: S1, X1, và Y1 ứng với giá trị α = 0,7.αgh. Sau khi cho số gia góc tống Δα = 1o, xác định theo công thức (6.63) để cho góc α1 và α2 = α1 + Δα.

Hình 28
Hình 28 (graphics28.png)
Nếu đại lượng Y ứng với α1 là Y1; đại lượng Y ứng với α2 là Y2, thì:

ΔY = Y2 – Y1

+ Nếu xác định β: β=α1+Δα2β=α1+Δα2 size 12{β=α rSub { size 8{1} } + { {Δα} over {2} } } {}

thì ta sẽ tìm được ΔS: Δs=ΔysinβΔs=Δysinβ size 12{Δs= { {Δy} over {"sin"β} } } {} và Δx = Δy.cotg β

Các đoạn tiếp theo sẽ làm như thế và ta làm đến khi nào đại lượng y bằng với độ sâu đánh bắt thì thôi, nghĩa là: Y = Y1 + ΣΔY = f

ở đây: f - là độ sâu đánh bắt. Với cách làm như trên ta chỉ mắc sai số khoảng 5%.

B.H. Strelkalova đã làm thực nghiệm để xác định giá trị α0 tương đương, khi cho dây cáp kéo vận động với vận tốc V = 3 hải lý/giờ = const., ứng với lực căng T0 = 2000 kg, D = 25 mm đã xác định được công thức thực nghiệm cho α0 như sau:

α 0 = arctg T dk 0,5 . R l + R v α 0 = arctg T dk 0,5 . R l + R v size 12{α rSub { size 8{0} } = ital "arctg" { {T rSub { size 8{ ital "dk"} } } over {0,5 "." R rSub { size 8{l} } +R rSub { size 8{v} } } } } {}

Hình 29
Hình 29 (graphics29.png)
Trong đó: Tdk là thành phần lực thẳng đứng của dây cáp kéo. Sau khi tính xong, Strelkalova đã vẽ được hình dạng của dây cáp kéo ứng với các góc tống α0 khác nhau như đồ thị bên (H 6.31).

Tóm lại, từ những phương trình trên, giải ra sẽ tìm được độ dài, độ sâu, sức căng, hình dạng của dây cáp kéo,...

Nếu như sử dụng công thức của Strelkalova thì ta đồng thời cũng tính được công thức tính lực lực cản của dây cáp kéo (H 6.32):

Rdk = Tx – T0x(6.69)

Trong đó:T0x = T0 . cos α0

Tx = T. cos α

T = T0 + q.f

Từ công thức (6.60):

T = T 0 . B . cos cos α + b cos α b m T = T 0 . B . cos cos α + b cos α b m size 12{T=T rSub { size 8{0} } "." B "." "cos" left ( { {"cos"α+b} over {"cos"α - b} } right ) rSup { size 8{m} } } {}

Hình 30
Hình 30 (graphics30.png)
Ta có thể rút ra được α:

α = arccos b + T T 0 . B m . a T T 0 . B 1 α = arccos b + T T 0 . B m . a T T 0 . B 1 size 12{α="arccos" { {b+ nroot { size 8{m} } { { {T} over {T rSub { size 8{0} } "." B} } } "." a} over { nroot {} { { {T} over {T rSub { size 8{0} } "." B} } - 1} } } } {}

Vậy:Rdk = T.cos α – T0. cos α0(6.69a)

Lực cản của các phần lưới trong lưới kéo

Để tính lực cản của các phần lưới trong lưới kéo, có ba phương pháp tính tùy theo quan điểm của người tính toán muốn tính về lực cản này: Các quan điểm đó như sau:

  1. Tính lực cản của lưới trên cơ sở bằng tổng sức cản của các bộ phận cộng lại.
  2. Tính lực cản toàn bộ của lưới kéo.
  3. Tính lực cản trong mối quan hệ giữa lực kéo của tàu và lực cản của lưới.

Tùy theo nhận định và thực tế mà người thiết kế có thể áp dụng các tính toán cho lực cản của lưới kéo phù hợp nhất.

Lực cản của lưới kéo là tổng lực cản của các phần trong lưới kéo cộng lại

Khi này ta tính lực cản của ba bộ phận chủ yếu của lưới kéo là: cánh lưới; thân lưới (gồm cả lưới chắn); và đụt lưới.

  • Lực cản của thân lưới:

Hình 31
Hình 31 (graphics31.png)
Để tính lực cản của thân lưới kéo, ta áp dụng công thức thực nghiệm sau:

Rβ=b1,8+2.(da0,01).β.F.V2Rβ=b1,8+2.(da0,01).β.F.V2 size 12{R rSub { size 8{β} } =b left [1,8+2 "." \( { {d} over {a} } - 0,"01" \) "." β right ] "." F "." V rSup { size 8{2} } } {}(6.70a)

ở đây:b - là hệ số kể đến ảnh hưởng của vật liệu làm lưới (lưới 1 lớp hay nhiều lớp, lưới làm bằng chỉ đơn hay chỉ đôi). Nếu lưới do 2 tấm ghép lại thì b = 1,8; Nếu lưới đan bằng chỉ đôi thì b = 1,6.

β được xác định theo biểu thức sau (H 6.34):

β = C . arctg L 1 L 2 π . H β = C . arctg L 1 L 2 π . H size 12{β=C "." left ( ital "arctg" { {L rSub { size 8{1} } - L rSub { size 8{2} } } over {π "." H} } right )} {}

Trong đó:

  • L1 và L2, tương ứng, là nữa chu vi của mép trên và mép dưới của phần thân đã được rút gọn. Điều kiện để tính toán là U1/U2 = 0,5/0,87. Nghĩa là, khi đó: L1 = 2a.n1 x 0,5; L2 = 2a.n2 x 0,5; H = 2a. m x 0,87.
  • C là hệ số hiệu chỉnh về thủy động lực; đối với lưới chắn thì C = 0,4 ÷ 0,5; đối với phần thân thì C = 0,8 ÷ 0,9;

Cần lưu ý là công thức (6.70a) chỉ áp dụng cho sợi thực vật. Còn đối với sợi tổng hợp thì ta phải áp dụng công thức thực nghiệm sau (6.70b):

Rβ=b1,25+da0,01125sinβ.F.V2Rβ=b1,25+da0,01125sinβ.F.V2 size 12{R rSub { size 8{β} } =b left [1,"25"+ left ( { {d} over {a} } - 0,"01" right )"125""sin"β right ] "." F "." V rSup { size 8{2} } } {}(6.70b)

  • Lực cản của đụt lưới

Đối với đụt lưới ta xem như nó có dạng hình trụ, có góc tống β=0o và được tính theo công thức (6.70a) hoặc (6.70b).

  • Hình 32
    Hình 32 (graphics32.png)
    Lực cản của cánh lưới:

Sức cản của cánh lưới cũng được tính theo công thức (6.70a) hoặc (6.70b). Nhưng đối với cánh lưới thì góc tống β (H 6.35) là:

β = 90o – α.

trong đó: tgα=LStgα=LS size 12{ ital "tg"α= { {L} over {S} } } {}

Lực cản được tính cho toàn bộ lưới kéo

Lực cản của lưới kéo tính cho toàn bộ lưới sẽ được xác định bằng công thức thực nghiệm của Pozentein như sau:

R=Cx.ρ.V22.i=1i=ndiai.FφR=Cx.ρ.V22.i=1i=ndiai.Fφ size 12{R=C rSub { size 8{x} } "." { {ρ "." V rSup { size 8{2} } } over {2} } "." Sum cSub { size 8{i=1} } cSup { size 8{i=n} } { { {d rSub { size 8{i} } } over {a rSub { size 8{i} } } } "." F rSub { size 8{φ} } } } {}(6.71)

Trong đó: ρ - là mật độ của nước; V - là tốc độ dắt lưới; di - là đường kính của chỉ lưới ở bộ phận thứ i; ai - là kích thước mắt lưới ở bộ phận thứ i; FΦ - là diện tích giả của nền lưới; và Cx là hệ số lực cản.

Hình 33
Hình 33 (graphics33.png)
Hệ số lực cản Cx này là một hàm của (Fy/FΦ):

Cx=f(FyFφ)Cx=f(FyFφ) size 12{C rSub { size 8{x} } =f \( { {F rSub { size 8{y} } } over {F rSub { size 8{φ} } } } \) } {}(6.72)

và được xác định theo đồ thị H 6.36.

ở đây: Fy - là diện tích hình chiếu của miệng lưới kéo lên mặt phẳng trực giao với phương di chuyển của lưới kéo; FΦ - là diện tích giả của toàn bộ nền lưới kéo.

Công thức (6.72) dùng để tính lực cản cho lưới kéo tầng đáy (vì Cx này dùng cho lưới kéo tầng đáy). Nếu áp dụng cho lưới kéo tầng giữa (loại 4 tấm) thì Cx được tính theo công thức sau:

C x = 0, 07 + 3,6 . F y F φ C x = 0, 07 + 3,6 . F y F φ size 12{C rSub { size 8{x} } =0,"07"+3,6 "." { {F rSub { size 8{y} } } over {F rSub { size 8{φ} } } } } {}

Tính lực cản dựa trên quan hệ giữa lực kéo của tàu và lực cản của lưới

Khi này lực cản của lưới Rl được xác định theo công thức sau.

Rl = Pe – Rtb – Rv – Rvt(6.73)

Trong đó: Pe - là sức kéo hữu ích của tàu (hay sức đẩy thật sự có được của chân vịt); Rtb - là lực cản của các thiết bị (phao, chì, dây, ...); Rv - là lực cản của ván lưới kéo; và Rvt - là lực cản của vỏ tàu.

+ Tính lực kéo hữu ích của tàu (Pe)

- Khi tàu mới được sản xuất, ta luôn được cung cấp bảng lý lịch tàu ở đó ta sẽ biết 2 thông số: (1) lực kéo hữu ích của tàu (Pe) và (2) lực cản của vỏ tàu (Rvt).

Từ hai đường cong Pe và Rvt ta sẽ xác định được đường cong lực kéo làm việc (khả năng kéo thật sự), Pp, sau khi đã trừ cho phần lực cản của vỏ tàu Rvt (H 6.37).

Hình 34
Hình 34 (graphics34.png)

H 6.37 - Đường cong lực kéo làm việc Pp của tàu

Trên cơ sở đường cong Pp này sẽ cho phép ta tính toán thiết kế hệ thống lưới với lực cản của hệ thống lưới (Rhtl) bằng với lực kéo làm việc Pp. Nghĩa là, khi đó:

Pp = Rhtl

Pp là đường cong biểu thị sức kéo của tàu. Từ đường cong này ta có thể xác định lực cản của hệ thống lưới ứng với từng tốc độ làm việc (Vlv) khác nhau.

- Khi tính lực kéo hữu ích (Pe) có kể đến lực hút của dòng nước, thì lực kéo Pe được xác định theo công thức sau:

Pe = Pz . (1-t)(6.74)

Trong đó: t là hệ số lực hút. Đối với tàu cá, t = 0,15 ÷ 0,16.

Đường cong này ta cũng có thể tự vẽ lại được nếu như ta mất các tài liệu thông tin về tàu hoặc sau thời gian tàu, lưới làm việc trong thực tế sản xuất ta cần phải tính toán lại các thông số cần thiết cho nó. Ta có thể làm bằng cách tính như sau:

  • Tính lực đẩy của chân vịt (P)

Lực đẩy của chân vịt (P) là một hàm phụ thuộc cơ bản vào đường kính (D) của chân vịt và số vòng quay (n) của chân vịt. Và được xác định bằng công thức sau:

P = K1. ρ. n2. D4(6.75)

Trong đó: K1 - là hệ số lực đẩy, được xác định theo sơ đồ Papmel nhóm I; ρ - là mật độ nước (kg.s2/m4); n - là số vòng quay của chân vịt trong 1 giây; D - là đường kính của chân vịt (m).

Công thức (6.74) là không kể đến số cánh của chân vịt. Nếu có số cánh cụ thể thì lực đẩy của chân vịt được xác định bằng biểu thức sau:

Pz=P.0,55+ZAAd.ZPz=P.0,55+ZAAd.Z size 12{P rSub { size 8{z} } =P "." sqrt { { {0,"55"+Z} over { { {A} over {A rSub { size 8{d} } } } "." Z} } } } {}(6.76)

Trong đó: A/Ad - là tỉ số đĩa, (ở đây: Ad - là diện tích hình tròn ngoại tiếp của chân vịt; A - là diện tích mặt duỗi của cánh); Z - là số cánh của chân vịt.

+ Tính hệ số lực đẩy (K1)

Để tính được K1 ta cần phải biết: Bước tương đối của chân vịt (λp) và Tỉ số bước của lực đẩy bằng 0 (H1/D).

  • Bước tương đối của chân vịt (λp). có thể được xác định dựa trên biểu đồ Papmel nhóm I (H 6.38), hoặc được tính theo công thức sau:

λp=Vpn.Dλp=Vpn.D size 12{λ rSub { size 8{p} } = { {V rSub { size 8{p} } } over {n "." D} } } {}(6.77)

ở đây: Vp là tốc độ nước ở đĩa chân vịt, có tính đến vòng cùng chiều (m/s); n là số vòng quay của chân vịt trong 1 giây; D là đường kính của chân vịt.

Hình 35
Hình 35 (graphics35.png)

H 6.38 - Biểu đồ Papmel nhóm I

Vp được được tính theo công thức sau: Vp = V (1-ω) (6.78)

ở đây: V - là vận tốc dắt lưới của tàu; ω - là hệ số cùng chiều, đối với tàu cá người ta lấy ω ≈ 2.

Từ đây ta thấy, vì λp phụ thuộc vào vận tốc, cho nên sẽ có 3 giá trị λp là: λp ứng với tốc độ dắt lưới (λpdl); λp ứng với tốc độ bằng 0 (λpV=0) và λp ứng với tốc độ cực đại (λpVmax). Nhưng ta chỉ dùng với λpdl và λpVmax.

  • Tỉ số bước của lực đẩy bằng 0 (H1/D) được tính như sau:

H1D=1,035.HD+0,05H1D=1,035.HD+0,05 size 12{ { {H rSub { size 8{1} } } over {D} } =1,"035" "." { {H} over {D} } +0,"05"} {}(6.79)

Trong đó: H/D - là tỉ số bước của cấu trúc chân vịt; H1 - là bước của chân vịt khi chân vịt vẫn quay nhưng lực đẩy bằng 0.

+ Số vòng quay (n) của chân vịt

Số vòng quay n của chân vịt có thể được tính theo công thức sau:

n=nb+VdlVdlmax(nmaxnb)n=nb+VdlVdlmax(nmaxnb) size 12{n=n rSub { size 8{b} } + { {V rSub { size 8{ ital "dl"} } } over {V rSub { size 8{ ital "dl""max"} } } } \( n rSub { size 8{"max"} } - n rSub { size 8{b} } \) } {}(6.80)

Trong đó: nb - là số vòng quay của chân vịt khi buộc tàu; nmax - là số vòng quay của chân vịt khi chạy tự do; Vdl - là tốc độ dắt lưới; và Vdlmax - là tốc độ dắt lưới cực đại khi chay tự do.

  • Số vòng quay của chân vịt khi buộc tàu (nb) được xác định theo công thức sau:

nb=nmax.K2K2'nb=nmax.K2K2' size 12{n rSub { size 8{b} } =n rSub { size 8{"max"} } "." sqrt { { {K rSub { size 8{2} } } over { { {K}} sup { ' } rSub { size 8{2} } } } } } {}(6.81)

Trong đó: K2 và K’2, tương ứng, là hệ số momen để cho chế độ vận hành tự do cực đại và cho chế độ đứng yên. K2 và K’2 được xác định theo biểu đồ Papmel nhóm II (H 6.39).

Hình 36
Hình 36 (graphics36.png)

H 6.39 - Biểu đồ Papmel nhóm II

Trong thực tế, lực cản của hệ thống lưới (Rhtl) thường là một hàm của vận tốc làm việc (H 6.40) thì vấn đề đặt ra là làm sao để kéo lưới với tốc độ như thế nào để tàu dùng hết công suất Pp của nó.

Hình 37
Hình 37 (graphics37.png)

H 6.40 - Đường cong lực kéo làm việc (Pp) của tàu và đường cong lực cản của lưới (Rhtl)

Khi đó ta dựa vào Rhtl và Pp sẽ tìm ra tốc độ dắt lưới (Vlv) là giao điểm của đường cong Rhtl và Pp. Ở tốc độ này tàu sẽ tận dụng hết công suất của nó.

Khi phân tích để chọn tốc độ dắt lưới tối ưu phù hợp nhất với đường cong kéo lưới Pp của tàu, người ta thường phân tích dựa vào đồ thị (H 6.41) với hai đường cong lực cản của hệ thống lưới Rhtl1 và Rhtl2.

Hình 38
Hình 38 (graphics38.png)

H 6.40 - Xác định Vlvtư từ vận tốc V1 và V2

Từ giao điểm của hai đường cong lực cản Rhtl1 và Rhtl2 với đường cong lực kéo Pp sẽ có hai tốc độ làm việc V1 và V2 tương ứng. Từ đây ta có nhận xét:

- Giao điểm của Rhtl1 và Pp cho ta công suất kéo của tàu lớn nhưng vận tốc kéo lưới bị chậm lại, cá có thể thoát ra ngoài.

- Giao điểm của Rhtl2 và Pp sẽ cho ta công suất kéo của tàu sẽ nhỏ nhưng vận tốc kéo lưới sẽ nhanh hơn, có thể bắt được nhiều cá hơn.

Do đó, để điều hoà lợi ích giữa công suất kéo của tàu và lực cản của hệ thống lưới, người ta thường cố gắng chọn lưới sao cho có lực cản của hệ thống lưới tối ưu nằm giữa hai vận tốc V1 và V2 là Vlvtư.

Khi này, để tính lực cản lưới như theo công thức (6.73), ta sẽ thay thế giá trị Pe bởi Rhtltư và được xác định bằng công thức sau:

Rl = Rhtltu – Rtb – 2.Rdk – 2.Rv(6.82)

Trong đó:

Rhtltư là lực cản của hệ thống lưới tối ưu ứng với vận tốc làm việc tối ưu mà ta muốn chọn; Rtb là lực cản của các thiết bị (phao, chì, dây, ...); Rv là lực cản của ván lưới kéo; và Rdk là lực cản thẳng đứng của dây cáp kéo.

Trong thiết kế lưới, nếu như ta thấy rằng lưới mà ta định chọn đã đạt được hệ thống lực cản tối ưu này thì ta có thể dùng nó như là lưới mẫu. Nghĩa là, khi đó lực cản của lưới mẫu sẽ là:

Rlm = Rhtlm – Rtbm – 2.Rdkm – 2.Rvtm(6.83)

Ký hiệu: m là tượng trưng cho lưới mẫu mà ta chọn.

Khi đó, lực cản của lưới thiết kế (Rltk) sẽ là:

Rltk = Rlm . CR(6.84)

Một khi lực cản của lưới mẫu đã biết (Rlm) và ta đã phỏng định được lực cản của lưới dự định thiết kế (Rltk), thì ta sẽ xác định được hệ số tỉ lệ về lực cản của lưới thiết kế CR, theo công thức sau:

CR=RltkRlmCR=RltkRlm size 12{C rSub { size 8{R} } = { {R rSub { size 8{ ital "ltk"} } } over {R rSub { size 8{ ital "lm"} } } } } {}(6.85)

Phương pháp chung để thiết kế lưới kéo tối ưu

Để thiết kế một lưới kéo đạt hiệu quả cao nhất từ một loại lưới tương tự đã được xác nhận là làm việc rất tốt, đạt hiệu quả khai thác cao. Ta cần tiến hành qua 7 giai đoạn sau:

  • Giai đoạn 1. Lựa chọn lưới mẫu; xác định các thông số của lưới mẫu và hệ số khả năng đánh bắt α của nó.
  • Giai đoạn 2. Xác định cho được tốc độ dắt lưới tối ưu (Vtư)
  • Giai đoạn 3. Sử dụng hợp lý sức kéo của tàu (Pe)
  • Giai đoạn 4. Hoàn thiện lưới mẫu để sao cho lưới thiết kế sẽ cho đặc tính thủy động lực m=Fy/R khá lớn và có hình dạng lưới phù hợp nhất
  • Giai đoạn 5. Thực hiện tính toán các chi tiết (phần) cho lưới thiết kế
  • Giai đoạn 6. Thí nghiệm kiểm tra mô hình của lưới thiết kế
  • Giai đoạn 7. Thí nghiệm đánh bắt thật sự ở ngư trường.

Content actions

Download module as:

Add module to:

My Favorites (?)

'My Favorites' is a special kind of lens which you can use to bookmark modules and collections. 'My Favorites' can only be seen by you, and collections saved in 'My Favorites' can remember the last module you were on. You need an account to use 'My Favorites'.

| A lens I own (?)

Definition of a lens

Lenses

A lens is a custom view of the content in the repository. You can think of it as a fancy kind of list that will let you see content through the eyes of organizations and people you trust.

What is in a lens?

Lens makers point to materials (modules and collections), creating a guide that includes their own comments and descriptive tags about the content.

Who can create a lens?

Any individual member, a community, or a respected organization.

What are tags? tag icon

Tags are descriptors added by lens makers to help label content, attaching a vocabulary that is meaningful in the context of the lens.

| External bookmarks