Кручинин Олег Николаевич. Обоснование технологий кошелькового лова перспективных объектов промысла северо-западной части Тихого океана

Краткое описание

Кручинин Олег Николаевич. Обоснование технологий кошелькового лова перспективных объектов промысла северо-западной части Тихого океана : диссертация ... доктора технических наук : 05.18.17 / Кручинин Олег Николаевич; [Место защиты: Дальневост. гос. техн. рыбохоз. ун-т].- Владивосток, 2007.- 386 с.: ил. РГБ ОД, 71 07-5/773

ТИХООКЕАНСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ РЫБОХОЗЯЙСТВЕННЫЙ ЦЕНТР (ФГУП «ТИНРО-Центр»)
На правах рукописи

УДК 639.2.081.117

КРУЧИНИН ОЛЕГ НИКОЛАЕВИЧ
ОБОСНОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЙ КОШЕЛЬКОВОГО ЛОВА ПЕРСПЕКТИВНЫХ ОБЪЕКТОВ ПРОМЫСЛА СЕВЕРО-ЗАПАДНОЙ ЧАСТИ ТИХОГО ОКЕАНА
Специальность 05.18.17 - Промышленное рыболовство
Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук
Президиум ВАК Минобрнауки России
(решение от &3 2QQ_%.

решил выдать диплом ДСЖТ1 наук I
Начальник отдела
Владивосток 2007 
СОДЕРЖАНИЕ
Введение 8
1. Анализ проблемы и обоснование направлений исследования 19
1.1. Анализ результативности кошелькового лова рыб 20
1.1.1. Результативность кошелькового лова тихоокеанской сардины... 20
1.1.2. Результативность кошелькового лова тунцов 22
1.2. Об основных раздражителях, определяющих поведение рыб в зоне облова кошельковым неводом 24
1.3. Анализ тактических моделей замета кошелькового невода 27
1.3.1. О динамике движения судна и погружения кошелькового невода в процессе замета 31
1.4. Анализ способов управления поведением рыб на промысле 33
1.5. Анализ способов концентрации и лова гидробионтов с использова¬нием световых полей 44
1.5.1. Некоторые особенности концентрации гидробионтов в подводных световых полях 44
1.5.2. Способы лова кальмаров на свет 48
1.6. Выводы по главе 1 51
2. Исследование поведения рыб в зоне облова кошельковым
неводом 52
2.1. Методика и точность определения параметров движения судна и ко¬сяка 52
2.2. Эмпирическая модель поведения косяка в зоне облова кошельковым неводом 55
2.3. Связь поведения косяка с акустическими шумами промыслового судна 65
2.4. Выводы по главе 2 74
3. Исследование тактики замета кошелькового невода 75
3.1. Разработка и исследование схемы замета кошелькового невода при неизменном направлении движения косяка в зоне облова 75
3.1.1. Условие взаимозависимости курсового угла и дистанции до косяка в начальной позиции замета 77
3.1.2. Условие минимального воздействия на косяк шумов судна 81
3.1.3. Определение длины кошелькового невода с учетом кривизны тра¬ектории замета 83
3.1.4. Анализ зависимости длины кошелькового невода от исходных па¬раметров замета 84
3.2. Разработка и исследование схемы замета кошелькового невода с учетом особенностей поведения рыб в зоне облова 87
3.3. Выводы по главе 3 91
4. Динамика движения судна и погружения кошелькового невода в про¬цессе замета 93
4.1. Элементы динамики движения судна в процессе замета 93
4.1.1. Снижение скорости судна на циркуляции 93
4.1.2. Снижение скорости судна на конечных стадиях замета 94
4.1.2. Изменение курса судна при изменении кладки руля 95
4.2. Кинематика погружения нижней подборы кошелькового невода... 96
4.2.1. Анализ влияния различных параметров на скорость погружения нижней подборы невода 96
4.2.2. Кинематика погружения и форма отдельных участков нижней под¬боры невода 99
4.3. Выводы по главе 4 108
5. Имитационная модель и компьютерный тренажер по отработке такти¬ки замета кошелькового невода 110
5.1. Алгоритм расчета параметров замета кошелькового невода в имита¬ционной модели 110
5.1.1. Установочные данные для имитационной модели замета 110
5.1.2. Вычисление параметров движения судна и косяка 111
5.2. Имитация замета кошелькового невода на ЭВМ-тренажере 112
5.2.1. Краткое описание тренажера 112
5.2.2. Порядок работы с тренажером 114
5.2.3. Оценка результата имитации замета на тренажере 116
5.3. Выводы по главе 5 118
6. Обоснование технологии кошелькового лова рыб с применением пневмоакустических систем 120
6.1. Обоснование технических и акустических параметров пневмоизлу¬чателя, эффективных для воздействия на поведение рыб 121
6.1.1. Устройство и принцип работы пневмоизлучателя 121
6.1.2. Расчет акустических характеристик пневмоизлучателя и зоны его воздействия на рыб 125
6.1.3. Результаты измерения акустических характеристик пневмоизлуча¬теля 128
6.1.4. Экспериментальные исследования воздействия пневмоизлучателя на рыб.... 131
6.2. Технология кошелькового лова рыб с использованием пневмоаку-стических систем 136
6.2.1. Способ предотвращения выхода рыбы из зоны облова кошелько¬вым неводом 136
6.2.2. Пневмоакустические системы для осуществления способа предот¬вращения выхода рыбы из зоны облова 137
6.2.3. Расчет основных параметров пневмоакустических систем 141
6.2.4. Применение пневмоакустических систем на кошельковом промыс¬ле тихоокеанской сардины и тунцов 146
6.3. Выводы по главе 6
155
7. Обоснование технологии кошелькового лова тихоокеанского кальмара на свет 158
7.1. Формирование подводного светового поля судовой осветительной гирляндой 158
7.1.1. Основные соотношения для расчета поверхностной и подводной освещенности 158
7.1.2. Поверхностная и подводная граница светотени 162
7.1.3. Анализ зависимости подводной освещенности от параметров суд¬на, гирлянды и водной среды 163
7.1.4. Формирование подводной освещенности в теневой зоне под кор¬пусом судна 166
7.2. Модель концентрации кальмара в подводном световом поле, образо¬ванном судовой осветительной гирляндой 171
7.3. Применение модели концентрации кальмара для оценки уловов вер-тикальными джиггерными ярусами 178
7.4. Применение модели концентрации кальмара при определении уров¬ня технической оснащенности кальмароловного судна 182
7.4.1. Полнота оснащенности судна кальмароловными лебедками 184
7.4.2. Уровень соответствия световой гирлянды требованиям эффектив¬ного привлечения и концентрации объекта лова 187
7.4.3. Оснащение ярусов джиггерами различного цвета 193
7.4.4. Обобщенный индекс технической оснащенности и мореходности кальмароловного судна 196
7.5. Технология кошелькового лова кальмара в комплексе с ловом верти-кальными джиггерными ярусами 199
7.5.1. Оценка производительности промыслового комплекса при ко-шельковом лове кальмара на свет 201
7.5.2. Экономика и оптимальные параметры промыслового комплекса
при кошельковом лове кальмара на свет 203
7.6. Выводы по главе 7 209
Выводы и предложения 211
Библиографический список 218
Приложения 249
Приложение 1. Акты внедрения методики оценки параметров поведения рыб в зоне замета кошелькового невода
Приложение 2. Наблюденные на промысле траектории заметов и движе-ния косяка в зоне облова
Приложение 3. Данные компьютерной обработки траекторий заметов и движения косяка в зоне облова
Приложение 4. Акты использования ЭВМ-тренажера по обработке так¬тики замета кошелькового невода
Приложение 5. Результаты испытаний пневмоакустических систем на кошельковом промысле тихоокеанской сардины
Приложение 6 Результаты испытаний пневмоакустических. систем на кошельковом промысле тунцов
Приложение 7. Акты внедрения способа предотвращения выхода рыбы из зоны замета кошелькового невода
Приложение 8. Комплекс пневмоакустических устройств для управления поведением тунцов в зоне замета кошелькового невода
Приложение 9. Акт исследований эффективности работы PC «Гастелло» на промысле тихоокеанского кальмара вертикальными джиггерными ярусами в Японском море
Приложение 10. Акт промысловой проверки технологии добычи тихо-океанского кальмара отцеживающими орудиями лова в Японском море Приложение 11. Технико-экономическое обоснование возможности использования судна РС-450 пр. 70129 на промысле тихоокеанского кальма¬ра
ВВЕДЕНИЕ
Одним из наиболее важных промысловых районов в 70-90 годы про-шлого века был район северо-западной части Тихого океана (СЗТО), вклю-чающий Охотское и Японское моря и акваторию, прилегающую с востока к Японии и Курильским островам. Максимальный вылов тихоокеанского кальмара в этом районе достигал 600-700 тыс. т, скумбрии - около 5 млн. т, сайры - 500 тыс. т, анчоуса - 250 тыс. т, тихоокеанской сардины «иваси» - около 4,5 млн. т (Бочаров, Савиных, 2002, 2006; Фадеев, 2005). Суда СССР в эти годы активно добывали сардину, скумбрию и сайру. С перехо¬дом рыбной промышленности России в новые экономические условия до¬быча в этом районе нашими судами существенно снизилась. Справедливо¬сти ради стоит отметить, что в силу международно-политических и эконо¬мических причин большинство стран в эти годы также вынуждено было сокращать рыболовные усилия в отдаленных районах промысла (Крылов, 1990).
В настоящее время более половины своего улова российские суда до-бывают в морях СЗТО (Саускан, 2006). По оценке специалистов ФГУП «ТИНРО-Центр», только в пределах российских вод Курильских островов ежегодная добыча (в тысячах тонн) пелагических кальмаров может дости¬гать 100-150, сайры 150-270, японского анчоуса 30-40, полосатого тунца 5- 30, синего тунца 5-10, пищевых акул 5-10 (Бочаров, Савиных, 2006). Отме¬тим, что тихоокеанский кальмар в достаточном количестве может добы¬ваться также и в ЭИЗ РФ Японского моря, где его запасы оцениваются в 185 тыс. тонн (Бочаров, Вдовин, 2002; Бочаров, Поздняков, 2006). К пер¬спективным объектам промысла в СЗТО можно отнести тихоокеанскую сардину и скумбрию. Согласно существующим представлениям, рост чис¬ленности сардины наблюдается в периоды максимума солнечной активно¬сти. Ближайший такой период ожидается в 2013 году, следовательно, уве¬
личение биомассы сардины можно ожидать в 2015 году. Скумбрия в бли¬жайшие годы может стать доступной для российского флота в экономи-ческой зоне Японии в рамках межправительственного соглашения. Однако фактически сейчас в СЗТО полностью осваивается лишь лемонема, дос-тупная для тралового лова крупнотоннажными судами. Остальные объек¬ты либо не осваиваются вообще (кальмары, анчоус, тунцы, акулы), либо их вылов не превышает 20-80 % от возможного, как, например, сайры (Боча-ров, Савиных, 2002, 2006). Отметим, что многие недоиспользуемые объек¬ты (тунцы, скумбрия, сардина, анчоус, кальмары) могут добываться с по¬мощью кошельковых неводов.
Учитывая вышеизложенное, актуальность исследований обусловле¬на необходимостью вовлечения в промысел гидробионтов, недоисполь¬зуемых в настоящее время в СЗТО, но доступных для облова кошельковы¬ми неводами.
Объектом исследования в диссертационной работе является область рыболовства, охватывающая кошельковый лов гидробионтов.
Одной из проблем применения кошельковых неводов для более пол-ного освоения сырьевой базы этого района является то, что наряду с высо-кой экологичностью и экономичностью, кошельковый лов отличается сравнительно низкой результативностью, под которой подразумевается отношение количества заметов с уловом к общему количеству произве-денных за рейс заметов. Например, результативность кошелькового лова таких объектов, как тихоокеанская сардина и тунцы составляла в среднем 50-70 %. Сравнительно низкая результативность кошелькового лова объ-ясняется в основном двумя причинами: несовершенной тактикой замета и отсутствием эффективных способов управления поведением рыб в зоне облова кошельковым неводом (Гиренко, 1962, 1975; Зверьков, 1971, 1974; Князькин, Ульянов, 1972; Кручинин, Кузнецов, 1985, а,б; Кручинин, 1996, а,б).
Совершенствованием тактических приемов лова рыбаки, в основном, занимаются на промысле методом проб и ошибок. Однако наиболее эф-фективным путем совершенствования тактических схем замета является анализ правильности выполнения процессов лова на основе имитационных моделей, учитывающих закономерности поведения рыб в зоне облова, движения судна и погружения нижней подборы невода в процессе замета. Исследованиям этих закономерностей посвящены работы таких крупных специалистов в различных областях науки как Н.Н. Андреев (1970), Ф.И. Баранов (1948, 1960, 1969), Н.Л. Великанов (2001, 2002, а,б), В.Н. Войни- канис-Мирский (1953, 1983), В.И. Габрюк и В.Д. Кулагин (2000), И.И. Гирса (1981), Л.П. Гостомыслов (1975, 1977), Э.А. Карпенко (1969), В.К. Коротков (1998), Ю.А. Кузнецов (2004), А.П. Лисовой (1971, 1973), В.Н. Мельников (1979, 1983), МА. Мизюркин (2004), В.Р. Протасов (1965,
1978) , Д.В. Радаков (1972), М.М. Розенштейн (1991, 2000), Е.Н. Сабурен- ков (1979), Г.Н. Степанов (1966), А.Л. Фридман (1981), В.В. Хмаров (1967), А.И. Шевченко (2004), М. Ben-Yami (1976, 1994). Однако некото¬рые вопросы, особенно касающиеся процесса замета кошелькового невода (например, стереотипы поведения гидробионтов в зоне облова, алгоритмы управления движением судна при замете, кинематика погружения нижней подборы и др.) к настоящему времени изучены недостаточно полно для адекватного математического моделирования и требуют более детальной проработки.
С другой стороны, даже тактически правильно произведенный замет, когда скопление рыб окружено сетным полотном, не является гарантией успешного замета. Пелагические рыбы, обладая развитыми органами ори-ентации, способны быстро реагировать на опасность, находить выход из зоны облова сетными орудиями лова. Поэтому следующим направлением в повышении результативности кошелькового лова является обоснование и разработка способов управления поведением гидробионтов в процессе ло¬ва с помощью физических полей. Основные результаты исследования ре-цепторных возможностей рыб и разработки способов управления поведе-нием рыб с помощью физических полей обобщены в работах В.Р. Прота¬сова (1965, 1978), В.Н. Мельникова (1979, 1983), Ю.А. Кузнецова (2004). Этими исследованиями показано, что одним из наиболее значимых физи¬ческих раздражителей в море являются акустические шумы и сигналы биологического и техногенного происхождения, благодаря их многообра-зию и значительной дальности распространения. Это обстоятельство, а также способность рыб воспринимать звуки и ориентироваться в акустиче-ских полях (Протасов, 1965; Таволга, 1969; Кручинин, 1979; Непрошин, 1979; Непрошин, Кручинин, Федосеенков, 1979; Сорокин, 1980), послужи-ла нам основанием для дальнейшей разработки и совершенствования тех-нологий кошелькового лова с применением акустических систем для управления поведением рыб в процессе кошелькового лова. При разработ¬ке таких технологий основное внимание следует уделить обоснованию технических и акустических параметров систем, позволяющих эффективно воздействовать на рыб на всех этапах замета.
Из нерыбных объектов основными в наших морях являются кальма¬ры, среди которых значительную численность составляет тихоокеанский кальмар. Однако, несмотря на значительные запасы тихоокеанского каль-мара в Японском море (Нагасава, Касахара, 1989; Мокрин, 2006), а также существующие теоретические предпосылки и практические рекомендации по его лову, изложенные в научно-технической литературе (Полутов, 1985; Мокрин, Слободской, 1985, 1998; Кручинин, 2003), промысел тихоокеан-ского кальмара практически не осваивается отечественным флотом. Ос-новной причиной такого положения, по нашему мнению, является доволь¬но низкая производительность лова вертикальными джиггерными ярусами (Акулин и др., 2005). Повысить уровень добычи кальмара предлагается применением отцеживающих орудий лова, в том числе и кошельковых не-водов (Кудрявцев, Стюфляев, 1990). Однако в настоящее время не разра-ботан системный подход к обоснованию технологии кошелькового лова кальмара с применением надводных источников света. Так, например, в фундаментальном труде А.И. Полутова (1985), посвященном промыслу тихоокеанского кальмара, при обосновании длины кошелькового невода используются такие параметры как радиус скопления кальмара и дистан¬ция обнаружения невода кальмаром, при этом не показана связь этих па-раметров с геометрией подвески и мощностью осветительной гирлянды на судне-подсветчике. Не разработаны методы определения необходимых геометрических параметров и оптимальной мощности гирлянды, оценки концентрации кальмара в подводном световом поле и ожидаемой произво-дительности кошелькового лова кальмара. Кроме того, для привлечения и концентрации кальмара целесообразно будет использование судна- подсветчика, не прекращающего лов вертикальными джиггерными яруса¬ми. В этом случае повышение трофической активности кальмаров, вызван¬ной постоянным движением джиггеров, должно способствовать более эф-фективному удержанию скопления кальмара в световом поле (Полутов, 1985). Таким образом, технология кошелькового лова кальмаров на свет предполагает использование промыслового комплекса, состоящего из двух судов: подсветчика - для концентрации кальмаров, и сейнера - для облова сконцентрированного скопления кальмаров. Обоснование такой техноло¬гии требует более детального исследования процессов формирования све¬тового поля судовой гирляндой и концентрации объектов лова в этом поле, определения оптимальных параметров и экономической эффективности промыслового комплекса.
Следует отметить, что обоснование и разработка эффективных техно-логий кошелькового лова для более полного освоения сырьевой базы мо¬рей и океанов на основе учета элементов поведения промысловых объек¬тов, динамики движения судна и погружения орудия лова, совершенство¬вания тактики и техники лова, использования физических способов управ¬ления поведением объектов лова - составляют сущность крупной научно- технической проблемы промышленного рыболовства и являются предме¬том исследования в диссертации.
Цель и задачи исследования. Цель работы заключается в научном обосновании и разработке технологий кошелькового лова, позволяющих эффективнее осваивать промысловые запасы СЗТО и других районов Ми-рового океана.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие научные задачи:
- исследовать поведение рыб в зоне облова кошельковым неводом и усовершенствовать тактические схемы замета;
- исследовать элементы динамики движения судна, кинематики по-гружения нижней подборы кошелькового невода и разработать имитаци-онную модель замета кошелькового невода;
- исследовать воздействия на рыб сигналов акустических излучателей и разработать технологию кошелькового лова с использованием акустиче-ских систем для предотвращения выхода рыбы из зоны облова;
- исследовать закономерности формирования судовой гирляндой под-водного светового поля и разработать модель концентрации кальмаров в этом поле;
- разработать технологию кошелькового лова кальмаров на свет и оп-ределить оптимальные параметры промыслового комплекса для осуществ-ления этой технологии.
Методологической основой исследования в диссертации является моделирование процессов лова на основе анализе стереотипов поведения гидробионтов в физических полях рыбопромысловых систем и закономер-ностей протекания процессов лова, выявленных как самим автором, так и другими исследователями.
Исследования выполнены в рамках тематических планов ФГУП «ТИНРО-Центр» и ФГОУ ВПО «Дальрыбвтуз» на морских полигонах этих организаций и ТОЙ ДВО РАН, а также на промысловых судах Владиво-стокской базы тралового и рефрижераторного флота (ВБТРФ) и Базы ис-следовательского флота ФГУП «ТИНРО-Центр» (БИФ ТИНРО). При этом использованы методы наблюдений (визуальные и с помощью судовой гид-роакустической аппаратуры) за поведением рыб и кальмаров в бассейнах, садках и на промысле. Применены также стандартные методы измерения и расчета акустических и световых полей, статистической обработки экспе-риментальных данных и расчета экономических характеристик рыбопро-мыслового комплекса (прибыль, рентабельность, окупаемость) с использо-ванием компьютерных программ EXCEL, STATISTICA и SURFER.
Для обоснования и совершенствования технологий кошелькового лова рыб в результате промысловых исследований поведения рыб в зоне обло¬ва, получена эмпирическая модель реакции косяка на шумовое акустиче¬ское поле промыслового судна, на основе которой разработана новая схе¬ма замета кошелькового невода. Эти исследования позволили значительно усовершенствовать имитационную модель лова рыб кошельковым нево¬дом, которая заложена в основу разработанного нами компьютерного тре¬нажера по отработке тактики замета (Бакова, Кручинин, 1987; Бакова, Куз¬нецов, Кручинин, 1987; Кручинин, 2006).
Проведены исследования акустических сигналов пневматических из-лучателей и ответных реакций рыб на эти сигналы, что позволило обосно-вать наиболее эффективные параметры излучателей для предотвращения выхода рыбы из зоны облова кошельковым неводом (Кузнецов и др., 1978; Сорокин, Пенкин, 1981; Сорокин и др., 1983; Кручинин, Кузнецов, 1983; Кручинин, 1996, 2006).
Для обоснования технологии лова кальмаров кошельковыми невода¬ми, в диссертации рассмотрен и решен комплекс вопросов от исследования процесса формирования светового поля судовыми источниками и условий концентрации объектов лова в этом поле до определения оптимальных па-раметров рыболовного комплекса, включающего судно джиггерного и ко-шелькового лова (Кручинин, 2002; Кручинин, 2003; Кручинин, Мизюркин, Богатков, 2006).
Научная новизна работы заключаются в следующем:
- разработана эмпирическая модель поведения рыб в зоне облова ко-шельковым неводом и предложена методика определения реакции косяка в зависимости от изменения акустического давления шумов промыслового судна;
- научно обоснованы и разработаны схемы замета кошелькового нево-да при условии неизменного и изменяющегося направления движения ко-сяка в зоне облова, найдены аналитические выражения для определения длины невода с учетом исходных параметров замега и разработан алго¬ритм корректировки траектории замета невода;
- разработан метод определения кинематических параметров погру-жения нижней подборы кошелькового невода, позволяющий в первом приближении оценить время погружения различных участков нижней под-боры на определенную глубину;
- разработана и реализована в компьютерном тренажере имитацион-ная модель, позволяющая отрабатывать тактические приемы замета ко-шелькового невода;
- научно обоснована и разработана технология кошелькового лова рыб с использованием акустических систем для предотвращения выхода рыбы из зоны облова;
- усовершенствованы модели формирования подводного светового поля от судовой гирлянды и концентрации кальмаров в этом поле, найдены аналитические выражения для определения освещенности в теневой зоне судна и уловов кальмара джиггерами и кошельковым неводом;
- разработана технология лова кальмара кошельковым неводом и на основе анализа ожидаемой прибыли и рентабельности лова определены оптимальные параметры промыслового комплекса для осуществления этой технологии.
Научные положения, выносимые на защиту:
- имитационные модели тактики замета кошелькового невода, разра-ботанные на основе исследования поведения рыб в зоне облова, динамики движения судна и кинематики погружения невода в процессе замета;
- технология кошелькового лова рыбы с использованием акустических систем для предотвращения выхода рыбы из зоны облова и оптимальные параметры акустических систем для осуществления этой технологии;
- технология кошелькового лова кальмаров с использованием в каче-стве подсветчика судна джиггерного лова и оптимальные параметры про-мыслового комплекса для осуществления этой технологии.
Практическая значимость диссертации заключается в возможности использования ее результатов при проектировании технических средств лова и непосредственно на промысле, а также в учебном процессе для подготовки специалистов промышленного рыболовства.
Реализация работы. На судах ВРПО «Дальрыба» и Калининградской БТФ была внедрена «Методика оценки параметров поведения рыб в зоне замета кошелькового невода» и «Способ предотвращения выхода рыбы из зоны замета кошелькового невода» с использованием пневмоакустических устройств. Экономический эффект от внедрения составил более 3 млн. руб. в ценах 1990 г. В настоящее время эти разработки внесены в перечень про-ектов для трансфера наукоемких технологий на инновационном рынке России и стран АТЭС в сегменте «Интенсификация многовидового рыбо-ловства». Компьютерная программа тренажера по отработке тактики заме¬та кошелькового невода использовалась для обучения персонала рыбопро-мысловых предприятий, а также для подготовки студентов по специально-сти «Промышленное рыболовство». С применением методов, разработан-ных в настоящей диссертационной работе, подготовлено технико-экономическое обоснование (ТЭО) целесообразности использования судна РС-450 проекта 70129 для промысла тихоокеанского кальмара в Японском море.
Основные результаты диссертации вошли в монографию «Тактика за-мета кошелькового невода и способы управления поведением рыб в зоне облова» и учебные пособия «Промышленное рыболовство» и «Промысел пелагических кальмаров». Новизна технических решений подтверждена авторскими свидетельствами и патентами на изобретение.
Апробация работы. Основные положения диссертации и результаты работы докладывались и обсуждались на конференциях и выставках, на-чиная с 1979 г., в том числе:
на международных: «Прибрежное рыболовство 21 век», Южно- Сахалинск, 2001; «Рыбохозяйственные исследования Мирового океана», Владивосток, 2002; «Рациональное природопользование и управление морскими биоресурсами: экосистемный подход», Владивосток, 2003; «Ры-бохозяйственные исследования Мирового океана», Владивосток, 2005; «Современное состояние и пути развития промышленного рыболовства», Калининград, 2005; «Инновации в науке и образовании-2006», Калинин-град, 2006;
на всесоюзных и всероссийских: «Использование физических раз-дражителей в целях развития морского рыбного промысла», Москва, 1982; «Мировой океан», Владивосток, 1983; «Современное состояние, перспек-тивы развития теории и прикладных вопросов гидроакустики», Владиво-сток, 1996;
на отраслевых и региональных: «Наука и технический прогресс в рыбной промышленности», Владивосток, 1979; «Рыбохозяйственные ис-следования океана», Владивосток, 1996.
Публикации. Результаты исследований по теме диссертации опубли-кованы в 46 печатных работах, 9 из которых - в рецензируемых научных журналах, рекомендованных ВАК. В печатные работы вошли также: моно-графия, 5 учебно-методических пособий, материалы 6 всесоюзных, всерос-сийских и международных конференций, 9 изобретений и патентов.

Список литературы

ВЫВОДЫ И ПРЕДЛОЖЕНИЯ
Для решения проблемы интенсификации промысла недоиспользуемых и перспективных объектов лова северо-западной части Тихого океана в диссер-тации разработаны и научно обоснованы предложения по совершенствова¬нию технологий кошелькового лова рыб и кальмаров, включающие новые модели процессов замета кошелькового невода и поведения рыб в зоне обло¬ва кошельковым неводом, формирования подводного светового поля судовой осветительной гирляндой и концентрации кальмара в этом поле. При этом применены новые методы и способы определения реакции косяка на шумо¬вое акустическое поле промыслового судна, управления поведением рыб в зоне облова кошельковым неводом и исследования кинематики погружения нижней подборы кошелькового невода. В диссертационной работе получены следующие основные результаты, определяющие научную новизну работы, ее практическую ценность и являющиеся предметом защиты:
1. В результате анализа причин потерь уловов на кошельковом промысле тихоокеанской сардины и тунцов выявлено, что первостепенными задачами, которые необходимо решить для повышения результативности кошелькового лова рыб, являются совершенствование тактических приемов замета и разра-ботка эффективных средств управления поведением косяка в зоне облова.
2. В результате исследования поведения рыб в зоне облова кошельковым неводом и измерений акустического шумового поля судна разработана мето-дика, позволяющая соотнести изменение звукового давления шумов судна и реакции косяка при сближении с судном. С применением этой методики вы-явлено, что реакция косяка проявляется в изменении направления движения, пропорциональном скорости нарастания звукового давления при взаимном сближении судна и косяка. При этом скорость нарастания звукового давле¬ния зависит от среднего расстояния и курсового угла, на котором это сбли¬жение происходит.
3. Разработана тактическая схема замета при условии неизменного на-правления движения косяка в зоне облова. Для этого условия рассчитана длина кошелькового невода и показано, что применение этой схемы на прак-тике ограничено особенностями реакции рыб на акустические шумы промы-словых судов.
4. Разработан алгоритм и формулы для корректировки курса судна при замете кошелькового невода при условии изменения направления движения косяка в зоне облова под действием шумов промыслового судна. В результа¬те компьютерного моделирования рассчитана траектория замета и определе¬на необходимая длина невода при облове рыб различной подвижности. Предложенный алгоритм может быть использован при разработке математи-ческого обеспечения автоматизированных систем управления технологиче-скими процессами (АСУ ТП) кошелькового лова.
5. С применением уравнений цепной линии разработана методика опре-деления кинематики погружения отдельных участков нижней подборы ко-шелькового невода. Правомерность применения методики обоснована расче-тами, в результате которых установлено, что экспериментально полученная закономерность погружения невода качественно совпадает с рассчитанной с применением уравнений цепной линии. Расчетами по данной методике под-тверждены практически полученные данные о том, что скорость погружения невода в разных его частях различна и увеличивается при увеличениях ско-рости травления стяжного троса и высоты кошелькового невода.
6. На основе выявленных закономерностей поведения косяка в зоне об-лова, особенностей кинематики погружения нижней подборы кошелькового невода и анализа тактических схем кошелькового лова разработана имитаци-онная модель замета кошелькового невода, которая заложена в основу ком-пьютерного тренажера по отработке тактики замета. Компьютерный трена¬жер внедрен в учебный процесс и на рыбопромысловых предприятиях для подготовки специалистов кошелькового лова.
7. Для предотвращения выхода рыб из зоны облова разработана и защи-щена авторским свидетельством технология кошелькового лова рыб с при-менением пневмоакустических излучателей, позволяющая управлять поведе-нием рыб на всех этапах замета невода. Пневмоакустический излучатель ти¬па «пневмопушка» (1111) по физической сущности является генератором низ-кочастотных звуковых колебаний и сейсмоволн, распространение которых под водой создает высокоамплитудные звуковые давления и смещения час¬тиц воды. На расстоянии 1 м от излучателя амплитуда звукового давления достигает уровня 160-180 дБ относительно 2x10"5 Па, а смещения на том же расстоянии составляют от 2 до 2800 мкм при давлении в камере излучателя от 10 до 100 кгс/см2 и глубине погружения излучателя от 10 до 200 м. Для осуществления этой технологии разработаны и защищены авторскими свиде-тельствами несколько вариантов пневмоакустических систем (ПАС) и найде¬ны соотношения для определения их оптимальных параметров.
8. Расчетным путем определено, что направленная реакция рыб на сиг-налы ПП при давлении в рабочей камере излучателя от 10 до 100 кгс/см2 должна наблюдаться на расстояниях от 52 до 110 м. Данные расчета подтвер-дились в результате исследования поведения рыб в стационарном и подвиж-ном садках.
9. Применение пневмоакустических излучателей на кошельковом про-мысле сардины привело к увеличению результативности лова на 17-21 % и среднего улова на 10-20 тонн. На кошельковом промысле тунцов повышение результативности составило 36%, а среднего улова 2,2 тонны. Обнадежи-вающие результаты испытаний позволили провести масштабное, более чем на 150 промысловых судах, внедрение излучателей на кошельковом лове ти-хоокеанской сардины и тунцов с экономическим эффектом более 3 млн. руб. в ценах 1990 г.
10. Результативность кошелькового лова тунцов в районах с глубоким залеганием термоклина весьма низкая из-за возможности выхода рыбы под нижней подборой невода. Для повышения эффективности кошелькового лова тунцов и других видов рыб, способных заныривать на большие глубины, предложена технология, основанная на применении комплекса пневмоаку¬стических систем, установленных на судне, промысловом мотоботе «Скиф» и на нижней подборе кошелькового невода. В настоящее время технология ко¬шелькового лова рыб с использованием пневмоакустических систем внесена в перечень проектов для трансфера наукоемких технологий на инновацион¬ном рынке России и стран АТЭС в сегменте «Интенсификация многовидово¬го рыболовства».
11. Рассмотрена и усовершенствована модель формирования подводно¬го светового поля, образованного судовой осветительной гирляндой. При этом на основе теории рассеяния света найдено выражение для определения освещенности в теневой зоне под корпусом судна.
12. На основе анализа механизмов поведения гидробионтов в световых полях и теории формирования подводного светового поля разработана мате¬матическая модель концентрации кальмара в световом поле судовой гирлян¬ды.
13. Показано применение модели концентрации кальмара для оценки ожидаемых уловов джиггерами и кошельковым неводом и для определения уровня технической оснащенности кальмароловного судна в части оценки полноты оснащения судна джиггерными лебедками и эффективности судо¬вой световой гирлянды.
14. С учетом технической оснащенности судов рассчитаны ожидаемые уловы кальмара джиггерами для японских кальмароловных судов. Относи¬тельная погрешность расчетных значений уловов по сравнению с фактиче¬скими колеблется от 0,5 до 23 % для судов различных размеров, а в среднем составляет 15,6 %. Коэффициент корреляции между этими величинами со¬ставляет 0,988 при доверительной вероятности не ниже 0,95, что может ука¬зывать на адекватность разработанной нами модели джиггерного лова каль¬мара.
15. Предложена технология кошельковых лова кальмара с использовани¬ем в качестве подсвеТчика судна, ведущего лов кальмара джиггерами. С уче¬том размеров кошельковых неводов при использовании судов-подсветчиков различных размеров и норм остойчивости судов-кошелькистов определено, что кальмароловные суда в.р.в. от 5 до 40 рег.т. могут облавливаться кошель- кистами не ниже РС-300, а суда большего тоннажа - судами типа СТР-420 или СТР-503.
16. Расчет экономических показателей промысла показал, что для рента¬бельного джиггерного лова тихоокеанского кальмара требуется увеличение уловов или сдаточной стоимости сырца в 3,5 раза по сравнению с базовой, тогда как кошельковый лов в паре с судном джиггерного лова ожидается рентабельным даже при увеличении стоимости топлива в 1,5 раза. С исполь¬зованием экономических критериев (прибыль и рентабельность) определено, что наиболее приемлемым судном-подсветчиком при кошельковом лове кальмара может быть судно вместимостью около 100 рег.т. с мощностью ос¬ветительной гирлянды 115-120 кВт.
Теоретические и экспериментальные исследования, выполненные в дис-сертации, позволили сформулировать следующие основные выводы:
1. Изменение шумового акустического поля промыслового судна в месте расположения косяка при замете определяется путем наложения пространст-венной кривой перемещения косяка относительно судна (годографа) на изо-линии акустического давления шумов судна. Взаимосвязь скорости измене¬ния расстояния до косяка и акустического давления шумов судна определя¬ется эмпирическим соотношением (2.19). Зависимость реакции косяка от из-менения акустического поля промыслового судна получаем подстановкой
(2.19) в (2.13).
2. Для определения необходимой длины кошелькового невода при усло-вии неизменного направления движения косяка в зоне облова используется алгоритм расчета, включающий выражения (3.1 -3.44).
3. Тактика замета кошелькового невода при условии изменяющегося на-правления движения косяка в зоне облова предусматривает корректировку курса судна в соответствии с алгоритмом (3.56).
4. Для определения текущей глубины погружения точек гибкой нити, представленной в виде цепной линии необходимо выполнить преобразования (4.20-4.22). Для определения абсолютных значений времени погружения лю-бого участка нижней подборы кошелькового невода на определенную глуби¬ну необходимо значения, вычисленные по теории цепной линии, привести к экспериментальным данным путем умножения на нормирующий коэффици¬ент (4.23). При этом вид и коэффициенты уравнения (4.23) определяются для конкретных характеристик оснастки кошелькового невода.
5. Динамика движения косяка и судна в имитационной модели замета кошелькового невода вычисляются с учетом выражений (2.13), (4.8) и (4.11), а оценка результативности замета производится по критериям (5.7-5.14).
6. Расчет зоны действия излучателя типа «пневмопушка» на рыб и рас-стояния направленной реакции рыб на излучатель производится по форму¬лам (6.14-6.19). Для генерирования сигнала с амплитудой смещений, доста¬точной для восприятия боковой линией рыб на расстоянии не менее радиуса замета кошелькового невода необходимо с увеличением глубины погружения излучателя повышать давление в рабочей камере в пропорции (6.20).
7. Для определения подводной освещенности от судовой осветительной гирлянды в точках вне теневой зоны целесообразно применять выражение
(7.8) , а для расчета освещенности в точках теневой зоны - выражение (7.24), в котором коэффициент рассеяния находится из эмпирического выражения
(7.20).
8. Для расчета ожидаемого улова джиггерными ярусами используется выражение (7.39), где изменение во времени плотности скопления кальмара в теневой зоне (в зоне облова) выражается соотношением (7.37) с учетом (7.27- 7.36), а промысловая мощность джиггерного вертикального яруса - соотно-шением (7.40).
9. Уровень технической оснащенности, автономности и мореходности кальмароловного судна при джиггерном лове оценивается с помощью индек-сов из выражений (7.46-7.55).
10. Для расчета ожидаемого улова кошельковым неводом при замете вокруг судна, выполняющего джиггерный лов, используется модель (7.56), где концентрация кальмара в теневой зоне к моменту выполнения замета вы¬ражается соотношением (7.57), а промысловая мощность кошелькового не¬вода - соотношением (7.58).
11. Оптимальный тип судна-подсветчика и мощность гирлянды на нем при кошельковом лове кальмара предлагается определять, приняв за крите-рий соотношение таких экономических показателей промысла, как прибыль и рентабельность.
Таким образом, на основе учета элементов поведения промысловых объ-ектов, динамики движения судна и погружения орудия лова, совершенство-вания тактики и техники лова и использования физических способов управ-ления поведением объектов лова, в диссертации решена крупная научно- техническая проблема промышленного рыболовства по обоснованию и раз-работке эффективных технологий кошелькового лова для более полного ос-воения сырьевой базы морей и океанов. Предложены научно обоснованные технические и технологические решения, внедрение которых позволяет зна-чительно увеличить объемы добычи и расширить видовой состава уловов в северо-западной части Тихого океана.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Айзенберг Ю.Б. Справочная книга по светотехнике. - М.: Энер- гоатомиздат, 1983. - 471 с.
2. Аксютина З.М. Элементы математической оценки результатов наблюдений в биологических и рыбохозяйственных исследованиях. - М.: Пищевая пром-сть, 1968. - 289 с.
3. Акулин В.Н., Шевченко А.И., Кручинин О.Н., Мизюркин М.А. Некоторые аспекты организации промысла тихоокеанского кальмара в российской экономической зоне Японского моря // «Рыбное хоз-во», № 3, 2005.-С. 40-41
4. Алифиренко А.Я. Тактика обмета косяков нагульной скумбрии крупногабаритными кошельковыми неводами // Промышленное рыболов¬ство, вып. 6. - Владивосток: ТИНРО, 1976. - С.68-73.
5. Алифиренко А.Я. Исследование тактики замета кошелькового невода в связи с поведением облавливаемых косяков сардины // Промыш¬ленное рыболовство, вып.7. - Владивосток: ТИНРО, 1977. - С. 42-46.
6. Андреев Н.Н. О длине кошельковых неводов // «Рыбная промышленность СССР», №№ 1,2. - М.: Пищ. пром-сть, 1944.
7. Андреев Н.Н., Трахтенгерц А.Г. О скорости погружения ниж¬ней подборы кошельковых неводов // Труды Калрыбвтуза, вып. XI. - 1960.
8. Андреев Н.Н. Проектирование кошельковых неводов. - М.: Пищ. пром-сть, 1970. - 277 с.
9. Арзамасцев И.С., Кузнецов М.Ю., Кузнецов Ю.А., Кулага В.Г., Кручинин О.Н., Осипов Е.В., Пак А.Д. Промышленное рыболовство // Свид-во об отраслевой регистрации разработки № 4853 от 25.05. 2005. От¬раслевой фонд алгоритмов и программ (ОФАП) Федерального агентства по образованию. Выдано 20.06.2005.
10. Ахлынов И .Я., Батуров Н.А., Цыбуков Ф.Ф. Моделирование процесса погружения кошелькового невода и использование результатов исследований в промышленном рыболовстве // О.И. «Промышленное ры-боловство», вып. 3. - М.: ЦНИИТЭИРХ, 1975. - 52 с.
11. Багаутдинов И.И. Возможности управления поведением объек¬тов промысла в открытой части Мирового Океана с целью увеличения их вылова // Тез. докл. совещания специалистов всесоюзных объединений Минрыбхоза СССР, промысловых разведок, бассейновых институтов по вопросу расширения промысла ценных видов рыб и морепродуктов. - Керчь, 1988.-С. 144-147.
12. Багаутдинов И.И. Способ определения светового поля группы источников подводного освещения // «Рыбное хоз-во», № 3, 1974. - С. 62-
13. Бакова О.В., Кручинин О.Н. Моделирование промыслово-навигационной обстановки замета кошелькового невода на микро-ЭВМ // Материалы всесоюзн. н-т конф. «Динамическое моделирование сложных систем». - Гродно, 1987. - С. 23-24.