Распорная траловая доска - RU2181001C2

Чертежи

Показать все 11 чертежа(ей)

Описание

Предпосылки изобретения
Настоящее изобретение относится к распорной траловой доске, описанной в ограничительной части пункта 1 формулы изобретения.

Распорные траловые доски применяются главным образом для растягивания трала, для чего две симметричные распорные траловые доски присоединяют к соответствующим боковым частям трала, при этом доски тросами присоединяют между судном, ведущим траловый лов, и тралом.

Такая распорная траловая доска известна из патентного документа GB-A-2 161 351. Она содержит несколько поперечно установленных удлиненных подводных крыльев, каждое из которых содержит либо одну, либо две лопасти и которые расположены на некотором расстоянии друг от друга и продольно в направлении потока воды распределены в крепежной раме, содержащей два прямых удлиненных крепежных элемента, параллельных друг другу. Соответствующие подводные крылья или каждая пара подводных крыльев расположены таким образом, что их хорды смещены по отношению к крепежной раме, а углы смещения передних подводных крыльев больше по сравнению с углами смещения задних подводных крыльев.

В одном варианте выполнения, в котором подводные крылья расположены попарно, каждое крыло содержит перекрывающую верхнюю или переднюю лопасть и более узкую нижнюю или заднюю лопасть, так что между каждой парой крыльев образованы каналы или щели.

В патентном документе GB-A-2 161 351 описан вариант выполнения, имеющий пять пар подводных крыльев, расположенных в крепежной раме.

На нижней стороне распорной траловой доски расположен кронштейн, имеющий несколько мест крепления для присоединения тросов, идущих к траулеру, а на крепежной раме расположены места крепления трала. Посредством этих мест крепления возможно регулирование действия распорной траловой доски, включая регулирование ее угла атаки.

Описанная выше распорная траловая доска подходит для работы как в придонных, так и в средних слоях воды.

В патентном документе DE-A-0 562 243 описана распорная траловая доска, содержащая несколько поперечно установленных удлиненных подводных крыльев, расположенных в крепежной раме на некотором расстоянии друг от друга в продольном направлении таким образом, что задняя кромка одного подводного крыла и передняя кромка соседнего подводного крыла расположены рядом друг с другом. Подводные крылья расположены таким образом, что переднее подводное крыло больше смещено к раме, чем заднее подводное крыло, а все подводные крылья, если смотреть на доску сбоку, вместе описывают форму, подобную контуру крыла.

Цели изобретения
Поперечно направленная сила или подъемная сила, создаваемая упомянутыми выше распорными траловыми досками, возникает благодаря силе, создаваемой криволинейным профилем подводного крыла, когда оно подвергается воздействию протекающего потока воды, так что у верхней стороны криволинейного подводного крыла образуется пониженное давление или разрежение, а на его нижней стороне образуется повышенное давление, аналогично силам, создаваемым крылом самолета, при этом на верхней стороне воздушного крыла скорость потока воздуха выше, а давление ниже, чем величины этих параметров на нижней стороне воздушного крыла.

Как известно из аэродинамики, при увеличении угла атаки крыла разрежение на верхней стороне крыла и давление на его нижней стороне соответственно возрастают. Однако поверхностное трение или сопротивление резко возрастает при некотором большем критическом угле атаки, когда поток из ламинарного становится турбулентным. При этом коэффициент сопротивления резко возрастает.

Обычно распорные траловые доски для создания при работе максимального давления на их нижней стороне изогнуты даже под большим углом, чем упомянутый выше критический угол. Таким образом в существующих конструкциях были предприняты попытки усовершенствования динамики распорных траловых досок по таким параметрам, как растягивающая способность, лобовое сопротивление и устойчивость при больших углах атаки. Однако установлено, что в существующих конструкциях эти параметры еще далеки от оптимальных.

Следовательно, основной целью настоящего изобретения является увеличение эффективной зоны пониженного давления или разрежения в конструкции распорной траловой доски заданного размера без увеличения поверхностного трения в широком диапазоне углов атаки доски.

Другой целью настоящего изобретения является создание распорной траловой доски, которая имеет усовершенствованные рабочие характеристики, такие как высокая гидродинамическая эффективность с точки зрения обеспечения большой растягивающей силы и низкое сопротивление с уменьшением тем самым потребления энергии, и в которой сведен до минимума вес и объем, благодаря чему манипуляции с распорной траловой доской, включая ее подъем на борт, могут быть облегчены. Кроме того, еще одной целью изобретения является создание распорной траловой доски, которая является устойчивой и у которой отсутствует тенденция к колебаниям при широком диапазоне скоростей траления, а также при начальном и конечном маневрировании трала. Еще одной целью изобретения является устранение у распорной траловой доски тенденции к переворачиванию с исключением тем самым возможности перепутывания тросов. Еще одной целью изобретения является обеспечение надежности распорной траловой доски и ее способности выдерживать удары о дно, а также противостоять абразивному износу.

Перечисленные выше цели в весьма удовлетворительной мере достигнуты изобретением, охарактеризованным в пункте 1 формулы изобретения.

В соответствии с настоящим изобретением и как изложено в независимом пункте 1 формулы изобретения применен принцип нагнетания посредством одного или нескольких каналов, образованных между крыльями и сужающихся в направлении потока, при этом в соответствии с уравнением Бернулли [площадь 1 • скорость 1 = площадь 2 • скорость 2, где индексы 1 и 2 обозначают площади поперечного сечения соответственно в начале и в конце канала] скорость воды в конце канала становится большей, чем на входе в него или по сравнению со скоростью буксировки. Это увеличение скорости сопровождается падением давления в отверстии заднего конца канала. Поток воды, с высокой скоростью выбрасываемый из канала или каналов и направляемый благодаря изогнутой форме канала или каналов вдоль конечной части канала несколько вниз, эффективно препятствует образованию турбулентности вокруг крыльев и в особенности на задних частях крыльев даже при больших углах атаки распорной траловой доски.

Считается, что сравнительно большая скорость потока воды, выбрасываемого из канала или каналов, создает некоторый управляющий эффект, способствующий большей устойчивости распорной траловой доски и предотвращающий ее колебания.

Испытания показали, что для предлагаемых распорных траловых досок ламинарный поток обеспечен в широком диапазоне углов атаки, составляющем от 5^o до 45^o.

В соответствии с настоящим изобретением и как изложено в пункте 2 формулы изобретения выходные отверстия каналов расположены таким образом, что вода вытекает частично назад и частично в стороны по отношению к распорной траловой доске, если смотреть на нее сверху. Таким образом в центральной зоне на распорной траловой доске образуется зона пониженного давления, если смотреть на доску сверху, таким образом, что это не оказывает неблагоприятного воздействия на устойчивость распорной траловой доски.

Путем применения предлагаемых перекрывающихся крыльев и главным образом, как изложено в пунктах 4-9, обеспечена возможность получения большой эффективной зоны пониженного давления, так что возможно создание большой общей растягивающей силы при сравнительно небольшом размере распорной траловой доски.

Как изложено в пунктах 10 и 11 формулы изобретения, усовершенствованные свойства управления и функциональные возможности предлагаемой распорной траловой доски при ее применении в придонном лове обеспечены благодаря наличию стабилизатора, расположенного вдоль одного крайнего ребра доски, и киля, расположенного сбоку от стабилизатора на противоположном ребре.

Закругленная конструкция киля, задней кромки и стабилизатора в соответствии с пунктом 12, в которой отсутствуют острые углы между этими частями, обеспечивает отсутствие тенденции у распорной траловой доски к зацеплению за придонные объекты, а у тросов для присоединения к судну и тралу или другим аналогичным объектам - к запутыванию в распорной траловой доске. Кроме того, обеспечен низкий коэффициент сопротивления распорной траловой доски.

Другая конструкция, имеющая более округлую форму, предложена в пункте 13.

В соответствии с настоящим изобретением и как изложено в пункте 14, на верхней стороне доски на продолжении центрального ребра расположены крепежные средства для крепления доски к тралу. Такое расположение крепежных средств обладает некоторыми преимуществами благодаря возникновению в центральной части доски, если смотреть на нее сверху, пониженного давления. Таким образом, требуемая конструктивная прочность крыльев и ребер и, следовательно, вес распорной траловой доски могут быть сведены к минимуму.

Другие преимущества станут очевидными из последующего описания, в котором приведены ссылки на прилагаемые чертежи.

Краткое описание чертежей
Фиг.1 изображает две предлагаемые распорные траловые доски в действии.

Фиг.2 изображает вид варианта выполнения изобретения в действии с другой стороны по сравнению с фиг.1.

Фиг. 3а изображает первый вариант выполнения предлагаемой распорной траловой доски.

Фиг.3b изображает вид сверху первого варианта выполнения, показанного на фиг.3а;
Фиг.3с изображает вид сбоку первого варианта выполнения.

Фиг. 4а изображает второй вариант выполнения предлагаемой распорной траловой доски.

Фиг.4b изображает вид сверху второго варианта выполнения.

Фиг.4с изображает вид сбоку второго варианта выполнения изобретения.

Фиг.5а изображает третий вариант выполнения изобретения.

Фиг.5b изображает вид сверху третьего варианта выполнения.

Фиг.5с изображает вид сбоку третьего варианта выполнения.

Фиг. 5d изображает вид сбоку подводных крыльев третьего варианта выполнения.

Фиг.6 изображает вид сверху четвертого варианта выполнения.

Фиг.7 изображает вид сверху пятого варианта выполнения.

Фиг.8 изображает вид сверху шестого варианта выполнения.

Фиг.9 изображает вид сверху седьмого варианта выполнения.

Подробное описание изобретения
На фиг.1 и 2 изображены в действии две предлагаемые симметричные распорные траловые доски 20, предназначенные для установки трала 22, 23 в определенном положении и его растяжения. Распорные траловые доски присоединены к тросам между буксировочным судном 21 и тралом 22, 23. На фиг.1 показан трал 22 для тралового лова в средних слоях воды, а на фиг.2 показан другой трал 23 при работе в придонных слоях воды.

На фиг. 3а-3с показан первый вариант выполнения предлагаемой распорной траловой доски, которая содержит нижнее крыло 1, промежуточное крыло 2 и верхнее крыло 3, расположенные одно над другим сравнительно близко друг к другу благодаря двум параллельным наружным ребрам 5 и 6, а также нижнему центральному ребру 10 и промежуточным центральным ребрам 17 и 18. Крылья 1-3 предпочтительно выполнены симметричными по отношению к центральной линии, а центральная часть задней кромки одного промежуточного 2 или верхнего крыла 3 удалена от его передней кромки на расстояние, соответствующее приблизительно 50-80% длины распорной траловой доски 20, если смотреть на нее сверху.

Как показано на фиг.3b, по меньшей мере задние части каждого верхнего крыла 3 и промежуточного крыла 2 распорной траловой доски описывают по существу треугольный контур, если смотреть на них сверху, и оба крыла проходят от места над нижними крыльями, покрывая их, если смотреть на доску сверху, и продолжаются до места, расположенного приблизительно в центре нижнего крыла 1, также если смотреть на доску сверху, таким образом, что задняя точка верхнего треугольного крыла расположена в этом центре. Крыло 1 выходит из-под верхнего крыла 3 и промежуточного крыла 2 и образует конечную часть.

В сечении крылья 1-3 имеют криволинейную форму и расположены таким образом, что хорды нижнего и верхнего крыльев смещены к хордам промежуточного крыла, если смотреть от центральной линии распорной траловой доски, а каналы, образованные между крыльями и ребрами, сужаются в направлении потока.

В варианте выполнения, показанном на фиг.3а-3с, ребра 17, 18 и крылья 1-3 образуют четыре канала, по которым протекает вода, однако для повышения жесткости крыльев и прочности распорной траловой доски может быть предусмотрено большее количество ребер и, следовательно, большее количество каналов.

Для повышения надежности распорной траловой доски ее верхнее крыло 3 в варианте выполнения, показанном на фиг.3а-3с, выполнено закругленным, так что оно лишь немного выходит за контуры промежуточного и нижнего крыльев. Как показано в представленных ниже вариантах выполнения, это отличительное свойство может быть выборочно исключено.

В соответствии с первым вариантом выполнения изобретения, изображенным на фиг. 3а-3с, и вариантами выполнения, изображенными на фиг.6-9, у боковых частей крыльев 2 и 3 расположены две боковые пластины 13 и 14, служащие для дополнительного сужения каналов. Таким образом, угол атаки может иметь более высокие значения благодаря тому, что увеличение скорости потока в каналах не сопровождается возникновением турбулентности.

Как показано на фиг.4а-4с, возможно применение минимально двух крыльев и трех ребер, которые образуют только два канала. Этот вариант выполнения изобретения, разумеется, более экономичен в производстве, однако его растягивающая сила не столь велика по сравнению с вариантами выполнения, имеющими большее количество крыльев.

Благодаря криволинейной форме крыльев на верхней стороне каждого крыла при прохождении потока воды с достаточно большой скоростью возникает пониженное давление и создается подъемная или растягивающая сила.

Как описано во введении, сужающийся профиль каналов способствует увеличению скорости потока в конце канала, повышая тем самым скорость воды, вытекающей из каналов, на некоторый коэффициент, как правило составляющий от 2 до 3. Кроме того, крылья сконструированы таким образом, что конечные части каналов вызывают выброс воды в направлении несколько вниз в сторону нижних крыльев вдоль них. Это препятствует возникновению турбулентности даже в случае исключительно больших углов атаки.

На фиг. 5а-5d показан третий вариант выполнения изобретения. Во многих отношениях он аналогичен вариантам выполнения, описанным выше, однако в нем отсутствуют боковые пластины. Прочность этого варианта выполнения несколько ниже, но растягивающая сила выше по сравнению с вариантами выполнения, снабженными боковыми пластинами.

На фиг.5d изображены профили крыльев варианта выполнения, изображенного на фиг. 5а-5с, в сечении вблизи наружного ребра 5 или 6, при этом линия А, перпендикулярная нижнему, промежуточному и верхнему крыльям, соответствует входным отверстиям верхнего и нижнего каналов. Отрезками h_a1 и h_a2 обозначены высоты каналов у их входных отверстий по линии А. Линией В и высотой h_b2 обозначено расстояние между промежуточным и верхним крыльями, а линией С и отрезком h_c2 обозначено расстояние между нижним и промежуточным крыльями.

Высота h_b2 или h_c1 составляет приблизительно 3/4 высоты h_a1 или h_a2 входных отверстий соответствующих каналов. В этом варианте выполнения высота каналов в месте, расположенном на расстоянии, соответствующем примерно 1,35 высоты соответствующего входного отверстия от передней кромки соответствующего входного отверстия внутри соответствующего канала, уменьшена на 1/4.

Считается, что изменения такого сужения необходимы при изменении параметров крыла, например при изменении кривизны крыльев.

Как показано на фиг. 5d, верхнее и промежуточное крылья соединены со смежным нижним или промежуточным крылом в точках или зонах D и Е, которые расположены на центральной линии распорной траловой доски, если смотреть на нее сверху.

В точке D верхнее крыло подходит к промежуточному крылу под углом, предпочтительно составляющим от 5^o до 15^o, а в точке Е промежуточное крыло также подходит к нижнему крылу под углом, предпочтительно составляющим от 5^o до 15^o.

В варианте выполнения, показанном на фиг.6 и 7, изображена модификация формы задней кромки верхнего или промежуточного крыла. Задние кромки описывают закругленный профиль, симметричный по отношению к центральной линии распорной траловой доски, причем задняя кромка проходит от центральной нижней точки до двух передних углов доски под косым углом к центральной линии.

На одной стороне распорной траловой доски вдоль крайнего ребра 5 расположен киль 11, имеющий участок 8 износа. Киль 11 обеспечивает возможность контакта распорной траловой доски с дном, скольжения по нему и преодоления естественных препятствий, не переворачиваясь.

На противоположной от киля стороне расположен стабилизатор, проходящий вдоль крайнего ребра 6 и выступающий от него на некоторое расстояние.

Стабилизатор 7 и киль 8 придают доске свойства управляемости, которые обеспечивают возможность работы распорной траловой доски в ориентированном вверх положении, показанном на фиг.1 и 2.

Стабилизатор 7, киль 11 и задняя кромка крыла 1 описывают в целом круговой контур, который обладает преимуществами с точки зрения снижения турбулентности, возникающей вокруг мест соединений различных элементов, снижая таким образом лобовое сопротивление. Кроме того, такая распорная траловая доска по сравнению с доской, имеющей большее количество острых кромок, имеет меньшую тенденцию к застреванию в придонных препятствиях либо к запутыванию в тросах, ведущих к буксировочному судну или тралу, что может даже привести к их повреждениям.

Во всех вариантах выполнения изобретения имеются первые крепежные средства 24, выполненные в виде крепежных отверстий на ребре, расположенном с нижней стороны крыла 1 на центральной линии распорной траловой доски.

В варианте выполнения, изображенном на фиг. 3а и 4а, имеются также вспомогательные первые крепежные средства 29, параллельные средствам 24.

Эти крепежные средства служат в качестве мест крепления троса, идущего к судну, причем для приспособления доски к существующей нагрузке угол атаки распорной траловой доски может быть изменен в соответствии с местом крепления троса к крепежным средствам.

Еще одни вспомогательные первые крепежные средства 12 показаны в варианте выполнения, изображенном на фиг.5а, в котором имеется поперечно ориентированная полоса 28, имеющая различные места 29 крепления.

Во всех вариантах выполнения на верху крыльев 2 и 3 имеются вторые крепежные средства 16 для крепления к тралу. Эти крепежные средства также обеспечивают возможность изменения места крепления.

Возможно также наличие на задней части крыла 1 вспомогательных вторых крепежных средств 15 для более равномерного распределения тянущих сил со стороны трала.

Несмотря на то что размер распорной траловой доски ничем не ограничен, вес предлагаемой доски, как правило, составляет от 2 до 5 тонн и может превышать указанную величину. Подобная доска является объектом приложения многих весьма значительных по величине сил, а также создает такие силы сама, вследствие чего для самых крупных по величине распорных траловых досок необходимо дополнительное укрепление крыльев.

Для этого в варианте выполнения, изображенном на фиг.5а-5d, между центральным и наружным ребрами вставлены два ребра 26, 27 жесткости, хотя для усиления конструктивной прочности доски возможно наличие еще большего количества элементов жесткости между крыльями. Для усиления жесткости на скручивание средства, повышающие жесткость, могут быть установлены под различными углами к крыльям, отличными от прямого угла, если смотреть из точки, расположенной перед распорной траловой доской.

Для предотвращения застревания во входных отверстиях каналов больших объектов, например камней, возможно размещение в этих отверстиях какой-либо решетки или сетки, что препятствует деформации распорной траловой доски.

На фиг.8 и 9 показаны два варианта выполнения распорной траловой доски, в которых соотношение ширины к длине соответственно составляет примерно 1:3 и 3:1. Распорная траловая доска, изображенная на фиг.8, создает максимальную растягивающую силу, но не обеспечивает оптимальную устойчивость. Распорная траловая доска, изображенная на фиг.9, напротив, более устойчива, однако ее подъемный эффект сравнительно меньше. Последний вариант выполнения распорной траловой доски может быть, например, приспособлен главным образом для работы в придонных слоях воды.

Отдельные свойства, упомянутые в отношении описанных выше вариантов выполнения, не означают конкретного выполнения изобретения, а представлены лишь в качестве иллюстрации, при этом они могут быть взаимозаменимыми для приспособления предлагаемой распорной траловой доски к определенным условиям работы.

Реферат

Изобретение относится к распорной траловой доске, которая может применяться для создания растягивающей силы при траловом лове. Предлагаемая распорная траловая доска содержит по меньшей мере два крыла, установленных между продольными ребрами таким образом, что образован по меньшей мере один сужающийся канал, по которому поток воды проходит сквозь распорную траловую доску. Эти каналы изогнуты и выполнены таким образом, что вода выталкивается с большой скоростью по отношению к скорости буксировки в направлении несколько вниз вдоль соответствующей конечной части смежного нижнего или промежуточного крыла, проходящей от выходных отверстий этих каналов, тем самым возникновение турбулентности предотвращено даже при больших углах атаки распорной траловой доски. 16 з.п. ф-лы, 16 ил.

Формула