Исследование аэродинамических характеристик овальной трехщелевой траловой доски
САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
КАФЕДРА
ГИДРОАЭРОМЕХАНИКИ
Курсовая
работа
на тему:
Исследование аэродинамических характеристик овальной трехщелевой траловой
доски.
Студент: Панарьина Е. С.
Научный руководитель: Рябинин А. Н.
Санкт-Петербург
2012 г
Оглавление
Введение
Оборудование
Цель работы
Измерения
Отчетные
графики
Сравнение
характеристик траловой доски 1 и 2
Вывод
Список
литературы
Введение
Трал представляет собой сетной мешок специальной формы, который
буксируется на определенной глубине и улавливает встречающуюся на его пути
рыбу. Раскрытие и расправление мешка происходит на ходу судна от сопротивления
воды движению мешка, а также от действия специальной оснастки и вооружения.
При распорном траловом лове применяют траловые доски,
идущие под некоторым углом к направлению движения трала. Результирующее
действие потока на доску характеризуется силой, перпендикулярной плоскости
доски. Эту силу можно разложить на силу сопротивления, препятствующую движению
трала, и распорную силу, перпендикулярную направлению движения трала. Распорные
силы двух досок обеспечивают горизонтальное раскрытие трала.
Траловые доски характеризуются гидродинамическим
качеством, равным отношению их распорной силы к силе сопротивления. Силы и их отношение
зависят от площади и формы доски, условий ее обтекания потоком (у дна, в толще
воды), угла атаки доски.
Распорная сила траловых досок растет до углов атаки
25- 40°, а затем уменьшается. Сила сопротивления досок на малых углах атаки
растет медленнее, так что максимальное значение гидродинамического качества
наблюдается на углах атаки 10- 15°. Однако на таких углах мало абсолютное
значение распорной силы. Вот почему траловые доски работают обычно на углах
атаки 25-40°, лишь несколько меньших тех, при которых распорная сила доски
достигает максимального значения.
Среди досок для донных тралов широкое распространение
получили овальные трехщелевые доски . Они изготовлены из листовой стали с
набором профилированных крыльев и щитков, образующих три щели. Низ доски
утяжелен цельнолитым килем, что придает доске устойчивость. Цельнолитой киль и
верхняя коробка приварены к крыльям и щиткам, образуя жесткую конструкцию.
Овальная форма доски обеспечивает ей хорошие условия обтекания и проходимость.
Щели повышают гидродинамические качества доски и устойчивость ее хода. Щели
имеют небольшой угол наклона для создания углубляющей гидродинамической силы.
Угол атаки траловой доски регулируют изменением
положения точки крепления лапок к доске. Например, в трехщелевой доске на
предусмотрено три точки крепления лапок. Если лапки крепят в I и II положениях,
то доска работает на больших углах атаки и имеет большее распорное усилие. В
этих положениях лапки крепят при лове донных рыб (тресковых, камбалы), когда
необходимо иметь большое горизонтальное раскрытие. При закреплении лапок в III
положении распорная сила меньше, трал имеет большее вертикальное раскрытие и
лучше облавливает придонные скопления.
Для нормальной работы трала и равномерного износа
досок они должны идти без крена и дифферента. Крен и дифферент устраняют
укорачиванием (удлинением) верхней или нижней лапки или изменением точки
крепления шкентеля ваера в отверстиях дуг.
Размеры траловых досок зависят в основном от размеров
трала и необходимой величины распорной силы. Обычно при донном траловом лове
используют траловые доски площадью от 2 до 6,5 м2.
Траловые доски часто выполняют правого и левого хода,
поэтому при приемке на судно необходимо учитывать парность досок.
Общая схема овальных трехщелевых траловых досок
Рис. 1. 1 - планка для крепления лапок; 2 - дуга; 3- киль; 4 - щели
Изучаемая модель:
Параметры:
l=0,33
м (длинна)
а=0,21 м (ширина)
S=0,06
м²
Общая схема тралового лова.
Общий вид рыболовного трала:1 - сетный мешок трала; 2 и 3 - верхняя и
нижняя подборы; 4 - клячовки; 5 - кабели; 6 - распорные доски; 7 - ваеры.
Оборудование
траловый
доска аэродинамический сопротивление
Работа выполнялась в лаборатории Научно-исследовательского института математики
и механики Санкт-Петербургского Государственного университета в трубе
замкнутого типа с открытой рабочей частью (установка АТ-12).
Труба имеет следующие технические характеристики: сопло круглого сечения
с диаметром выходной части 1,5 м; длинна рабочей части 2,25 м; общая длинна
трубы 19,5 м; высота 6,85м. Диффузор круглого сечения длинной 4,45 м с углом
конусности 6°40’; обратный канал прямоугольного сечения с углом конусности
2°30’; в коленах обратного канала установлено 66 профилированных лопаток,
поставленных под углом 48° к оси трубы; вентилятор четырехлопастной, деревянный
диаметром 2,5 м. Конец вала вентилятора соединен при помощи мягкой муфты с
электромотором постоянного тока мощностью 40 кВт с ручной регулировкой числа
оборотов от 0 до 1000об/мин. Все это обеспечивает получение достаточно
равномерного поля скоростей и давлений в рабочей части трубы в диапазоне
скоростей от 5 до 37 м/с со степенью турбулентности потока ε~0,4÷0,5%.
Аэродинамическая труба AT-12
Рабочая часть.
Цель работы
Определить аэродинамические характеристики траловой доски в зависимости
от изменения угла атаки. Найти угол атаки, при котором распорная сила будет
достигать максимальных значений. Сравнить характеристики 2-х траловых досок.
Расчетные формулы:
Константы:
t◦=22°CF=0,5
p=754 мм. рт.ст.S=0,06м²
μ=0,992l=0,32м
ρ=0,1208 (кгс/м4)с2α уст=5°
γ= 0,8057кгс/дм3
ν=0,1481 м2/с
Измерения
α
|
h
|
X1г
|
X10г
|
Y1г
|
Y10г
|
Y2г
|
Y20г
|
-10
|
150
|
586
|
29
|
-275
|
29
|
63
|
8
|
-7
|
151
|
531
|
31
|
-165
|
34
|
66
|
3
|
-4
|
152
|
531
|
31
|
-58
|
34
|
74
|
3
|
-1
|
153
|
530
|
35
|
43
|
28
|
89
|
3
|
0
|
153
|
528
|
35
|
71
|
26
|
79
|
0
|
1
|
153
|
530
|
35
|
105
|
26
|
70
|
0
|
4
|
154
|
558
|
31
|
203
|
26
|
60
|
0
|
7
|
154
|
592
|
17
|
347
|
26
|
41
|
0
|
10
|
154
|
627
|
30
|
473
|
26
|
22
|
0
|
13
|
154
|
769
|
30
|
635
|
26
|
6
|
-6
|
16
|
156
|
881
|
27
|
787
|
26
|
-4
|
-10
|
19
|
156
|
1058
|
27
|
927
|
26
|
-15
|
-10
|
22
|
156
|
1254
|
9
|
1124
|
25
|
-28
|
-12
|
25
|
156
|
1511
|
9
|
1280
|
25
|
-50
|
-15
|
28
|
154
|
1818
|
9
|
1488
|
25
|
-72
|
-18
|
31
|
154
|
2166
|
-2
|
1702
|
25
|
-90
|
-31
|
34
|
153
|
2577
|
2
|
1828
|
25
|
-93
|
-41
|
38
|
150
|
3054
|
2
|
1928
|
33
|
-98
|
-52
|
42
|
150
|
3458
|
-11
|
1955
|
33
|
-85
|
-62
|
46
|
149
|
3846
|
-11
|
1968
|
33
|
-62
|
70
|
α° тр=1,03
q=Ch, C =2,05
Расчет Cx,
Cy
α
|
h
|
X1-X10
|
Y1-Y10
|
Y2-Y20
|
Cy1
|
Cy2
|
Cy
|
Cx
|
Xист
|
K
|
-10
|
150
|
557
|
-304
|
55
|
-211,296
|
38,228
|
-0,173
|
0,074
|
266,21
|
-2,338
|
-7
|
151
|
500
|
-199
|
63
|
-137,399
|
43,498
|
-0,094
|
0,057
|
205,45
|
-1,655
|
-4
|
152
|
500
|
-92
|
71
|
-63,103
|
48,699
|
-0,014
|
0,056
|
203,4
|
-0,258
|
-1
|
153
|
495
|
15
|
86
|
10,221
|
58,602
|
0,069
|
0,053
|
196,2
|
1,287
|
0
|
153
|
493
|
45
|
79
|
30,664
|
53,832
|
0,084
|
0,053
|
194,14
|
1,597
|
1
|
153
|
495
|
79
|
70
|
53,832
|
47,700
|
0,102
|
0,053
|
196,2
|
1,899
|
4
|
154
|
527
|
177
|
60
|
119,829
|
40,620
|
0,160
|
0,062
|
227,11
|
2,609
|
7
|
154
|
575
|
321
|
41
|
217,316
|
27,757
|
0,245
|
0,075
|
276,55
|
3,272
|
10
|
154
|
597
|
447
|
22
|
302,618
|
14,894
|
0,318
|
0,081
|
299,21
|
3,919
|
13
|
154
|
739
|
609
|
12
|
412,292
|
8,124
|
0,420
|
0,121
|
445,47
|
16
|
156
|
854
|
761
|
6
|
508,590
|
4,010
|
0,513
|
0,150
|
559,82
|
3,425
|
19
|
156
|
1031
|
901
|
-5
|
602,155
|
-3,342
|
0,599
|
0,198
|
742,13
|
3,018
|
22
|
156
|
1245
|
1099
|
-16
|
734,482
|
-10,693
|
0,724
|
0,257
|
962,55
|
2,813
|
25
|
156
|
1502
|
1255
|
-35
|
838,740
|
-23,391
|
0,815
|
0,328
|
1227,26
|
2,485
|
28
|
154
|
1809
|
1463
|
-54
|
990,448
|
-36,558
|
0,954
|
0,419
|
1547,57
|
2,276
|
31
|
154
|
2168
|
1677
|
-59
|
1135,326
|
-39,943
|
1,095
|
0,519
|
1917,34
|
2,110
|
34
|
153
|
2575
|
1803
|
-52
|
1228,605
|
-35,434
|
1,193
|
0,637
|
2338,6
|
1,872
|
38
|
150
|
3052
|
1895
|
-46
|
1317,122
|
-31,972
|
1,285
|
0,788
|
2836,06
|
1,630
|
42
|
150
|
3469
|
1922
|
-23
|
1335,888
|
-15,986
|
1,320
|
0,908
|
3265,57
|
1,454
|
46
|
149
|
3857
|
1935
|
-132
|
1353,950
|
-92,363
|
1,262
|
1,026
|
3667,26
|
1,229
|
Отчетные графики
Рис.1
Рис. 2
Рис. 3
Изучили изменение коэффициентов лобового сопротивления и подъемной
(распорной) силы, в зависимости от различны углов атаки. Распорная (подъемная)
сила растет до углов атаки в 42°, затем наблюдается срыв потока (Рис.1). Сила
лобового сопротивления на малых углах атаки растет медленнее, поэтому
максимальное гидродинамическое качество наблюдается на углах атаки 10°. Однако
на этих углах мало абсолютное значение распорной силы, поэтому траловая доска
2-го вида работает при угле атаки в 30-40°.
Сравнения: Траловой доски 1 и 2
Характеристики траловой доски 1:
Константы:
t◦=21,5°CS=0,06м²
p=764
мм. рт.ст.l=0,35м
μ=0,992α уст=3,6°
ρ=0,1231 (кгс/м4)с2
γ=0,8066·10³ кгс/дм3
ν=0,1481 м2/с
Измерения:
α°
|
h
|
X1г
|
X10г
|
Y1г
|
Y10г
|
Y2г
|
Y20г
|
-5
|
152
|
585
|
0
|
-161
|
13
|
-24
|
-9
|
-2
|
154
|
540
|
0
|
-42
|
-6
|
-38
|
-9
|
0
|
155
|
520
|
0
|
33
|
-6
|
-38
|
-13
|
2
|
157
|
500
|
0
|
171
|
-6
|
-65
|
-9
|
4
|
158
|
500
|
0
|
245
|
10
|
-69
|
5
|
6
|
158
|
560
|
0
|
314
|
10
|
-76
|
5
|
8
|
158
|
600
|
0
|
359
|
10
|
-63
|
5
|
10
|
159
|
650
|
0
|
492
|
10
|
-79
|
5
|
15
|
159
|
990
|
-10
|
504
|
10
|
-24
|
-29
|
20
|
159
|
1300
|
-10
|
640
|
10
|
-14
|
-29
|
25
|
158
|
1700
|
-15
|
798
|
14
|
-14
|
-29
|
30
|
158
|
2100
|
-15
|
890
|
14
|
14
|
-29
|
35
|
158
|
2580
|
-70
|
954
|
14
|
38
|
-33
|
40
|
158
|
2800
|
-70
|
920
|
14
|
47
|
-33
|
45
|
158
|
2910
|
-70
|
796
|
7
|
53
|
-42
|
α° тр.= 1,07
q=ChC =1,105
Расчет Cx,
Cy.
α◦
|
X1-X10
|
Y1-Y10
|
Y2-Y20
|
Cy1
|
Cy2
|
Cy
|
Cx
|
Xист
|
K
|
-5
|
585
|
-174
|
-15
|
-119,221
|
-10,278
|
-0,129
|
0,126
|
0,250125
|
-1,02936
|
-2
|
540
|
-36
|
-29
|
-24,3462
|
-19,612
|
-0,044
|
0,111
|
0,152724
|
-0,39773
|
0
|
520
|
39
|
-25
|
26,20486
|
-16,798
|
0,009
|
0,104
|
0,09472
|
0,090668
|
2
|
500
|
177
|
-56
|
117,4147
|
-37,148
|
0,080
|
0,096
|
0,019098
|
0,834776
|
4
|
500
|
235
|
-74
|
154,9029
|
-48,778
|
0,106
|
0,095
|
-0,00663
|
1,114135
|
6
|
560
|
304
|
-81
|
200,3851
|
-53,392
|
0,147
|
0,112
|
-0,0289
|
1,309956
|
8
|
600
|
349
|
-68
|
197,0893
|
-58,006
|
0,139
|
0,124
|
-0,01
|
1,126014
|
10
|
650
|
482
|
-84
|
315,7176
|
-55,021
|
0,261
|
0,136
|
-0,11377
|
1,909932
|
15
|
494
|
5
|
323,5778
|
3,275
|
0,327
|
0,235
|
-0,07898
|
1,392049
|
20
|
1310
|
630
|
15
|
412,6599
|
9,825
|
0,422
|
0,322
|
-0,08372
|
1,312597
|
25
|
1715
|
784
|
15
|
516,7825
|
9,887
|
0,527
|
0,439
|
-0,06693
|
1,200603
|
30
|
2115
|
876
|
43
|
577,4254
|
28,344
|
0,606
|
0,552
|
-0,02981
|
1,097944
|
35
|
2650
|
940
|
71
|
619,6117
|
46,800
|
0,666
|
0,703
|
0,063192
|
0,948026
|
40
|
2870
|
906
|
80
|
597,2002
|
52,733
|
0,650
|
0,765
|
0,141194
|
0,849441
|
45
|
2980
|
789
|
95
|
520,0784
|
62,620
|
0,583
|
0,796
|
0,237
|
0,73183
|
Рис 1
Разница C(y): Распорная сила 2-й доски в среднем больше на 0,2538
Рис 2
Разница C(x): Сила лобового сопротивления 1-ой доски в среднем больше на
0,0186
Рис 3
Коэффициент качества 2-й доски в среднем больше на 0,9737
Рис 4
Выводы
Сравнили аэродинамические характеристики двух траловых досок (вид 1(2011
г) и вид 2(2012 г)). Выяснили, что качество работы 2-й доски намного выше 1-й.
Распорная сила 1-й растет до 35º, а второй до 42º,
что позволяет
увеличивать скорость раскрытия трала, притом, что лобовое сопротивление растет
гораздо медленнее. Максимальное качество обеих досок наблюдается на угле в 10º,
но при этом максимальное
значение качества 1-й доски порядка 1,91, а второй 3,91, что указывает на
лучшую работу траловой доски 2.
Список литературы
1.
Лабораторный практикум по аэрогазодинамике. Белова А. В. 1980г.
.
http://ottenok.net/ulov/256.html