Моделирование горизонтальных ярусов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.18.17, кандидат технических наук Осипов, Евгений Валериевич

• Осипов, Евгений Валериевич
• кандидат технических наук
• 2001

Оглавление диссертации кандидат технических наук Осипов, Евгений Валериевич

Введение.

Глава 1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ И АНАЛИЗ ЯРУСНЫХ

СИСТЕМ.

1Л. Развития крючков и ярусов.

1.2. Анализ ярусных систем и подходов к их моделированию.

1.3. Задачи, решаемые на ярусном промысле гидробионтов.

Глава 2. МЕТОДОЛОГИЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ СЛОЖНЫХ СИСТЕМ

И АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ РАБОЧИХ МЕСТ.

Глава 3. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ЯРУСНОЙ СИСТЕМЫ.

Глава 4. ПРОГРАММНЫЕ СИСТЕМЫ МОДЕЛИРОВАНИЯ

ЯРУСНЫХ ПОРЯДКОВ.

Глава 5. ЭКСПЕРЕМЕНТАЛЬНАЯ ПРОВЕРКА РЕЗУЛЬТАТОВ

КОМПЬЮТЕРНОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ЯРУСОВ.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Моделирование горизонтальных ярусов»

Применение автоматизированных систем в различных сферах хозяйственной деятельности человека является важнейшим направлением научно-технического прогресса в области интенсификации общественного производства.

Возможности компьютерного моделирования используется при разработке и проектировании сложных технических систем, таких как самолеты, суда, компьютеры и т.д. Большое значение в последнее время имеет применение компьютерного моделирования в проведение экспериментов в таких областях как ядерная физика, аэронавтика, гидромеханика и климатология. Это позволяет уменьшить стоимость разработок, а также получать характеристики моделируемых систем, которые невозможно измерить экспериментально (Бусленко, 1978).

Большая часть биоресурсов мирового океана (92.5 %) сосредоточена в районах прибрежных шельфов, из которых 40 % недоступные для тралового и снюр-реводного промысла, но весьма подходят для добычи гидробионтов ярусными орудиями лова. В последние годы ярусный промысел трески и палтусов составляет уже 60% от общего вылова. Особых достижений в развитии ярусного промысла добились Норвегия, Японии, Исландия, Франция, Канада и США располагая современной экспериментальной базой. Для создание, подобной экспериментальной базы в России потребуются большие материальные и временные затраты, создание же математического, программного и информационного обеспечения моделирования горизонтальных ярусов позволит с меньшими затратами и на более высоком уровне вести исследования в области ярусного промысла.

До последнего времени компьютерные технологии проектирования и оптимизации не получили широкого использования при разработке новых и модернизации старых орудий лова. Это объясняется несколькими причинами:

- основу многих орудий лова составляют гибкие элементы (канаты и сети), поэтому внутренняя и внешняя геометрия орудий лова определяется действующими на них силами. Задачи расчета таких конструкций являются нелинейными, решение которых возможно только численными методами с использованием ЭВМ;

- все орудия лова являются пространственными конструкциями. Но для их расчета применялись математические модели описывающие орудия рыболовства в двухмерном пространстве, что не отражает их реальные свойства;

- к недостаткам обоснования ярусного лова следует отнести отсутствие методов расчета основных элементов ярусного порядка (В.Н. Мельников, 1979).

В работах Баранова (1960), Кокорина (1994) отмечается, что эффективность ярусного лова достигается с помощью применения придонных ярусов и расположением крючков в наиболее уловистом слое. Эту задачу также решали такие российские ученые как Баранов, Фридман, Розенштейн. В 1939 году Баранов предложил метод механической имитации, в первом приближении моделирующий форму яруса. Позже Баранов (1960), Фридман и Розенштейн (1986) для расчета формы яруса применяли формулу цепной линии, которая была получена Якобом Бернул-ли в 1687 году. Но эта формула позволяет моделировать ярус только для частного случая, когда скорость течения равна нулю. Задачи же моделирования ярусов при дрейфе и буксировки, а также при наличии течений до настоящего времени не решались.

Цель работы: создать теоретическую и современную методическую базу для проектирования и эффективной эксплуатации ярусов. Для этого необходимо разработать:

- математические модели всех элементов ярусной системы;

- граничные условия для всех элементов ярусной системы;

- прикладные программы специального назначения для моделирования горизонтальных ярусов.

Задачи исследования. Для реализации поставленных целей необходимо;

- исследовать характеристики гидробионтов для выявления их поведения в зоне действия ярусных порядков;

- выполнить анализ конструкций горизонтальных ярусов и их элементов;

- получить уравнения связи между характеристиками ярусов и их элементами;

- определить граничные условия для всех элементов ярусных порядков;

- разработать специальные прикладные программы для компьютерного моделирования ярусных порядков;

Общая методика исследования. Основной материал диссертации получен в результате анализа информации по биологии гидробионтов их распределения в толще воды, поведения гидробионтов в зоне действия ярусного порядка. В диссертации использованы теоретические и экспериментальные методы исследования. Использовались технологии объектно-ориентированного анализа сложных систем.

Материалы диссертации представляют собой попытку создания единого математического, программного и информационного обеспечения в области рыболовства. Впервые для анализа и проектирования орудий рыболовства применена объектно-ориентированная методология (ООМ), а также получены математические модели всех объектов ярусной системы. На основе математических моделей и ООМ создана библиотека классов, объекты которых могут использоваться как для моделирования ярусов, также и при моделировании и проектировании других орудий лова состоящих из гибких нитей (нитки, веревки, канаты и лесы). Впервые разработана информационная система, включающая математическое, программное обеспечение моделирования ярусных порядков. Разработанное программное обеспечение моделирования горизонтальных ярусов имеет все предпосылки к интегрированию в системы управления промысловых судов и механизмов.

Эксперименты по проверки адекватности разработанного математического и программного обеспечения проводились в аэродинамической трубе ШАМР. Результаты экспериментов и моделирования на компьютере показали, что программа с высокой точностью обеспечивает расчет реальной хребтины.

Результаты работы используются в учебном процессе при курсовом и дипломном проектировании ярусных систем, а также на практических и лекционных занятиях по дисциплинам: "Механика орудий лова", "САПР рыбопромысловой техники".

На разработанные программы "Wire", "Longline" позволяющие выполнять компьютерное моделирование ярусов, как на промысле, так и в проектных организациях, получены СВИДЕТЕЛЬСТВА (№990086, 1999; №990085, 1999),.

Материалы диссертации представлялись на следующих международных, всероссийских и региональных научных и научно-практических конференциях: "Рыбохозяйственные исследования океана" Владивосток, Дальрыбвтуз, 1996 г.; международная научная конференция "Рабохозяйственные исследования Мирового океана" Владивосток: Дальрыбвтуз, 1999 г.; региональная научная конференция "Молодежь и научно-технический прогресс" Владивосток: ДВГТУ, 2000 г.

1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ И АНАЛИЗ ЯРУСНЫХ СИСТЕМ

Заключение диссертации по теме «Промышленное рыболовство», Осипов, Евгений Валериевич

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Материалы диссертации представляют собой законченные решения по применению компьютерных систем моделирования горизонтальных ярусов. В свою очередь использование разработанного математического, программного и информационного обеспечения является эволюционным подходом к решению практических задач, проведению обучения и научных исследований в рыболовстве. Получены следующие конкретные результаты, которые могут быть использованы при решении задач российского и мирового рыболовства связанных с использованием ярусного лова и других орудий рыболовства:

1. Разработаны математические модели всех элементов ярусного порядка и их граничные условия, позволяющие моделировать различные конструкции ярусных порядков.

2. На основе объектно-ориентированных технологий разработано профаммное обеспечение, реализующее математические модели элементов.ярусного порядка и их фаничные условия, позволяющие моделировать различные конструкции ярусов и решать общую задачу механики яруса как при учете течений, так и при их отсутствии.

3. Получены экспериментальные данные, которые подтверждают адекватность используемой математической модели ярусной системы.

4. По материалам диссертационной работы изданы два учебных пособия и две монографии, используемые в учебном процессе и на производстве.

5. Разработанное профаммное обеспечение может использоваться для моделирования ярусов, как на персональных компьютерах, так и в промысловых механизмах, оснащенных микропроцессорами.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Осипов, Евгений Валериевич, 2001 год

1. Алексеев Н.И. О форме и натяжениях ваера при тралении. Рыбное хозяйство, 1963, №5,с. 39-42.

2. Алиев P.A. и др. Производственные системы с искусственным интеллектом. -М.: Радио и связь, 1990.-264 с.

3. Алиев Р.З. О зависимости гидродинамических коэффициентов плоских образцов сети от числа Рейнольдса. -М.: Рабное хозяйство, №7, 1960.

4. Алиев Р.З. О моделировании движения траловой сети. Труды ЛПИ, №198,1960.

5. Альтшуль Б. А., Фридман A.A. Динамика траловой системы-М.: Агропромиздат, 1990.-240 с.

6. Баранов Ф.И. Избранные труды т. П. М.: Пищевая промышленность, 1971.-504 с.

7. Бахвалов Н.С. Численные методы. М.:Наука, 1973. - 631 с.

8. Белов В.А. Гидродинамика нитей, сетей и сетных орудий лова. Калининград: КГТУ, 2000.-202 с.

9. Бородин А.И., Бугай A.C. Выдающиеся математики. -Киев: Издательство "Радянська школа", 1987.-656 с.

10. Бусленко Н.П. Моделирование сложных систем. -М.: "Наука", 1978.400 С.

11. Буч Г. Объектно-ориентированное проектирование с примерами применения: Пер. с англ.- М.: Конкорд, 1992.-512 с.

12. Буч Г. Объектно-ориентированный анализ и проектирование с примерами применений на С++: Пер. с англ.- М.: "Издательство Бином", 1999.-560 с.

13. Войниканис Мирский В.Н. Техника промышленного рыболовства. Часть II. Орудия и способы промышленного рыболовства. М.: Пищевая промышленность, 1969. - 456 с.

14. Габрюк В.И. Параметры разноглубинных тралов. -М.: Агропромиздат, 1988.-212 с.

15. Габрюк В.И. Компьютерные технологии в промышленном рыболовстве. -М.: Колос, 1995.-540 с.

16. Габрюк В.И., Осипов Е.В. Математическое обеспечение автоматизированного рабочего места промысловика ярусного лова: Науч. сб. Владивосток: Дальрыбвтуз, 1996. С. 73-80.

17. Габрюк В.И., Осипов Е.В. Математическая модель горизонтальных пелагических ярусов при застое: Науч. сб. Владивосток: Дальрыбвтуз, 1997. С. 26-34.

18. Габрюк В.И., Осипов Е.В. Математическое, программное и информационное обеспечения инженера промысловика ярусного лова гидробионтов: Уч. Пос. Владивосток: Дальрыбвтуза (ТУ), 1998.-99с.

19. Габрюк В.И., Осипов Е.В. Программа расчета характеристик горизонтальных пелагических ярусов при застое: Науч. сб. Владивосток: Дальрыбвтуз, 1998. С. 160-167.

20. Габрюк В.И., Осипов Е.В. Моделирование буксировочных канатов в потоке воды. Официальная регистрация программы №990086, М., 1999.

21. Габрюк В.П., Осипов Е.В. Моделирование ярусов при дрейфе и буксировке. Официальная регистрация программы №990085, М.,1999.

22. Габрюк В.И., Осипов Е.В. Обш;ая методика моделирования горизонтальных ярусов//Тр. международной научной конференции "Рыбохозяйственные исследования мирового океана". Владивосток: Дальрыбвтуз, 1999. С. 7-8.

23. Габрюк В.И., Осипов Е.В. Глава 9. АРМ промысловика ярусного лова гидробионтов: монография/Под редакцией Габрюка В.И / Механика орудий рыболовства и АРМ промысловика.- М.: Колос, 2000. 416 с.

24. Габрюк В.И., Осипов Е.В. Математическое, программное и информационное обеспечения ярусного промысла: Уч. пос. Владивосток: Дальрыбвтуз, 2001. 77с.25