Моделирование рыболовных систем для промысла медузы Rhopilema esculentum тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.18.17, кандидат технических наук Бородин, Павел Андреевич

• Бородин, Павел Андреевич
• кандидат технических наук
• 2004

Оглавление диссертации кандидат технических наук Бородин, Павел Андреевич

ВВЕДЕНИЕ.

1. МЕДУЗА ЮгорИета еБсиЫпШт КАК ОБЪЕКТ ЛОВА.

1.1. История промысла медузы.

1.2. Биология медузы.

1.3. Ареал обитания и пути миграции.

2. ПРОЕКТИРОВАНИЕ РЫБОЛОВНЫХ СИСТЕМ ДЛЯ

ПРОМЫСЛА МЕДУЗЫ.

2.1. Исследования физико-механических характеристик тела медузы ЯкорИета еБси1епШт.

2.2. Исследование поведения ЯкорИета езсгйегйит

2.3. Анализ элементов рыболовных систем для промысла медузы.

2.4. Математические модели рыболовных систем для лова медуз.

2.4.1. Математическая модель устройства для лова медуз.

2.4.2. Математическая модель специализированного подхвата для лова медуз.

2.4.3. Математическая модель ставной сети для лова медуз.

2.4.4. Математическая модель ставного невода для лова медуз.

2.5. Экспериментальные исследования адекватности разработанной математической модели устройства для лова медуз.

3. МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОМЫСЛА МЕДУЗЫ.

3.1. Модель динамики популяции ЮюрИета езси1епШт в заливе

Петра Великого.

3.2. Модель выбора оптимального района лова.

3.3. Экономико-математическое моделирование промысла медузы.

ВЫВОДЫ.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Моделирование рыболовных систем для промысла медузы Rhopilema esculentum»

В связи с уменьшением запасов основных промысловых объектов в традиционных районах промысла, интенсификация мирового рыболовства становится возможной при переориентации на нетрадиционные объекты промысла, к которым относится медуза.

Медузы в России до последнего времени не добывали и не исследовали как потенциальный продукт питания. В странах АТР она с древних времен входит в рацион питания населения. И это не удивительно, так как она: содержит много белка и биологически активных веществ. Ткани медузы обладают так же лечебными свойствами и могут использоваться как медицинский и профилактический препарат. Торговый оборот этого;продукта внушителен. В настоящее время Япония импортирует, полусухую медузу в количестве 5,4 - 10 тыс. тонн на сумму около 25,5 млн. долларов США' ежегодно. В мире с 1988 по 1999 гг. каждый год вылавливается около 321 тыс. тонн свежих медуз (Omori, Nakano, 2001).

Медуза ропилема (Rhopilema esculentum) является самой добываемой, деликатесной и дорогой среди 12 съедобных видов медуз мира. Традиционно лов медузы ведут ставными сетями и сачками, иногда применяются бамбуковые запруды,, кошки, закидные, кошельковые и ставные невода. Промысловый период: август - сентябрь, промысловые районы: прогретые бухты вблизи устий рек.

Поведение и физико-механические свойства тела медузы очень специфичны, что требует изучения, анализа и выполнения экспериментальных работ, а так же разработки новых подходов к проектированию орудий лова. При проектировании орудий рыболовства (ОР) используют два способа. В первом способе новая конструкция орудия лова создается на основе прототипа. Этот подход долгие годы развивал Фридман A.JI. (1981), .

Другое направление было предложено Журавлевым JLB. (2002). В основе него лежит исследование и анализ множества прототипов конструкций орудий лова.

Но эти методики не могут быть применимы для создания орудия лова, позволяющего эффективно работать на всех этапах хода медузы. Причина заключается в том, что эти методы изначально направлены на проектирование новых конструкций орудий лова только одного типа, а задача подразумевает создание различных типов орудий лова. Для решения задач такого рода необходимо рассматривать создаваемое орудие лова как сложную техническую систему (СТС). Применительно для рыболовства такой подход изложен в работах Габрюка В.И. (1995).

В последние годы при создании СТС применяется объектно-ориентированный подход (ООП).

Исходя из требований ООП (Осипов, 1996), необходимо проанализировать функции всех элементов орудий лова и рассмотреть модели взаимодействий медуз с применяемыми рыболовными системами (PC).

Изложенные математические модели кошельков, ставных сетей и неводов в работах Андреева H.H. (1970, 1988), Калиновского B.C. (1995), Габрюка В.И., Кулагина В.Д. (2000), Габрюка В.И., Тимошока А.Е. (2001) не учитывают особенностей работы ячеи квадратной формы, поэтому для. орудий лова с квадратной ячеей необходимо получить соответствующие математические модели.

Исследованиями формы и сопротивления ваеров и кабелей занимались следующие авторы: Александров М.Н. (I960), Алексеев Н.И.

1963.1964.1966.1970), Альтшуль Б.А. (1977), Баранов Ф.И.

1947.1948.1960.1971), Белов В.А. и др. (1977,1978), Блинов В.В. (1976), Гуревич М.И. и др. (1975), Меркин Д.Р. (1980), Минаков А.П. (1941), Стрекалова В.Н. (1963). Их методики имеют ограничения и не позволяют моделировать элементы рыболовных систем состоящих из нитей и канатов, поэтому в работе используются модели, изложенные в работе Габрюка

В.И. и др. (2004)

В работах Андреева М.Н., Студенецкого С.А. (1975); Бочарова Л.Н. (1990); Михлина Л.П. (1984); Покровского Б.И., Киданова В.В. (1981); Лысенко С.В; (2001), Журавлева Л.В. (2001) описаны методы управления флотом, которые в основном ориентированны на экспедиционный траловый лов, а вопросы связанные с переориентацией в ходе промысла на использование разных орудий лова и маломерного флота.

Работы Розенштейна М.М. (1964), Мельникова В.Н: (1962, 1973, 1979), Короткова В.К. (1973, 1977, 1978, 1998), Габрюк В.И. (1982,. 1984), Гюльбадамов С. Б. (1958), Протасов В.Р. (1978), Никоноров И.В. (1973) и др. посвящены взаимодействию орудий лова с рыбными объектами. Как показали исследования, поведение медузы отличается от поведения рыб, поэтому описание этого поведения и обоснование параметров орудий лова являются частью диссертационного исследования.

Цель работы: Разработка методики моделирования рыболовных систем для промысла медузы ЮгорИета езсЫепШт.

Задачи исследований. Для реализации поставленной цели необходимо:

- исследовать поведение и распределение медузы Як. еБсШепШт в водах зал. Петра Великого;

- выполнить анализ конструкций орудий лова для промысла ропилемы

- исследовать физико-механические свойства тела ропилемы;

- разработать методику проектирования рыболовных систем для промысла ропилемы;

- разработать математические модели и программы моделирования рыболовных систем для лова ропилемы;

- экспериментально подтвердить адекватность разработанных математических моделей рыболовных систем.

Общая методика исследования. В диссертации использованы теоретические и экспериментальные методы исследования: Основной материал диссертации получен в результате анализа информации по биологии медузы Rh. esculentum, её распределению в толще воды, изучения поведения ее в зоне действия орудия лова, исследования физико-механических свойств тела медузы.

Научная новизна:

- исследовано поведение медузы Rh. esculentum при взаимодействиис орудиями лова;

- исследованы физико-механические свойства ропилемы и получена модель процесса разрушения ее зонтика сетным полотном;

- разработана методика модульного проектирования,рыболовных систем для лова ропилемы;

- разработаны математические модели; и программы расчета специализированного подхвата, ставной сети, ставного невода и устройства для лова ропилемы;

- выполнены натурные экспериментальные исследования для подтверждения разработанных математических моделей и программ.

Практическая ценность. В результате исследований разработаны элементы орудий рыболовства; позволяющие оперативно собирать разные орудия лова, которые эффективно работают на каждом этапе хода медузы. Разработана и официально зарегистрирована программа "Trawl Resistance & Weight" (свидетельство № 2001611163, 2001), позволяющая выполнять расчет основных технических характеристик устройства для лова медузы. На устройство получено свидетельство на полезную модель № 263 68 от 2002 г.

Личный вклад автора. Автору принадлежит разработка математических моделей и программ моделирования специализированного > подхвата, ставной сети, ставного невода и устройства для лова ропилемы, методики экспериментальных исследований, проектирование и создание экспериментального образца устройства для лова медуз, получение основных результатов, их обработка и интерпретация. В работах, выполненных в соавторстве, автор принимал равноценное участие в постановке задач, в анализе и интерпретации результатов измерений и моделирования.

Апробация работы. Основные положения работы докладывались автором на следующих научных и научно-практических конференциях: 4-й международная научно-практическая конференция «НАУКА— ТЕХНИКА—ТЕХНОЛОГИИ» (Находка, 2002); научно-практическая конференция «ПРИМОРЬЕ - КРАЙ РЫБАЦКИЙ» (Владивосток, 2002); 2-я международная научная конференция "Рыбохозяйственные исследования Мирового океана" (Владивосток, 2002); International conference "Marine environment: Nature, Communication and Business" (Korea maritime University, 2003).

Внедрение результатов. Разработанное математическое и программное обеспечение рыболовных систем для промысла медуз широко используется в учебном процессе на кафедре "Промышленное рыболовство" ДВГТРУ при проведении лекционных и практических занятий по дисциплинам: «механика орудий рыболовства» и «проектирование орудий рыболовства», оно также используется в Р/К «Приморец», «Новый Мир» и РПК «Посейдон» при организации промысла медуз.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 9 работ.

Структура и объем работы. Работа выполнена на 119 страницах, состоит из введения, 3 глав, библиографического списка из 90 наименований, 1 приложения, 69 рисунков и 5 таблиц.

1. МЕДУЗА Rh. esculentum КАК ОБЪЕКТ JIOBA

Заключение диссертации по теме «Промышленное рыболовство», Бородин, Павел Андреевич

выводы

1. Исследованные в диссертации физико-механические свойства тела медузы Rh. esculentum и разработанная модель процесса разрушения зонтика медузы позволили обосновать характеристики сетных полотен и допустимые скорости тралений.

2. Разработанные в диссертации математические модели рыболовных систем для лова медузы и прикладные программы позволяют осуществ

Щ лять расчет и оптимизацию этих систем.

3. На основе изучения путей миграции медузы и ее распределения по зал. Петра Великого разработана модель выбора рыболовной системы.

4. Выполненные в море эксперименты подтвердили адекватность математических моделей рыболовных систем.

5. Изложенные в диссертации результаты исследования используются в учебном процессе на кафедре «Промышленное рыболовство» Даль-рыбвтуза на лекционных и практических занятиях, при курсовом и дипломном проектировании, на предприятиях рыбной промышленности (Р/К "Приморец", Р/К "Новый Мир", ООО РПК "Посейдон").

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Бородин, Павел Андреевич, 2004 год

1. Александров М.Н. Экспериментальное определение сопротивления стальных тросов при обтекании потоком, направленным по оси троса. - Тр. ЖИ, i960, вып. 32, с. 31-35.

2. Алексеев Н.И. Натурные определения гидродинамических характеристик ваерного троса. Рыб.хоз-во,1964, № I, с. 56-58.

3. Алексеев Н.И. О натяжении и пространственной форме канатов в потоке воды. Тр.ВНИРО, 1966,т.61, с. 277-284.

4. Алексеев Н.И. О фигуре равновесия и натяжении гибкой нити под действием внешних сил, зависящих от направления нити в пространстве. Прикл. мат. и механика, 1964, т. 28, вып. 5, с. 949-951.

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

6. Алексеев Н.И. Статика и установившееся движение гибкой нити. -М.: Легкая индустрия, 1970. 270 с.

7. Альтшуль Б.А. К вопросу о форме гибкой нити, движущейся в сопротивляющейся среде. Тр. КТИРПИХ, 1977,вып.62,с.36-38.

8. Андреев М.Н., Студенецкий С.А. Оптимальное управление на промысле. М.: Пищевая промышленность, 1975. - 288 с.

9. Андреев H.H. Проектирование кошельковых неводов. М.: Пищевая промышленность, 1970. - 240 с.

10. Андреев H.H. Лов рыбы жаберными сетями. М.: Агропромиздат, 1988.-207 с.

11. Арнольд В.И. "Жеские" и "мягкие" математические модели. М.: МЦНМО, 2000. - 32 с.

12. Арнольд В.И. Обыкновенные дифференциальные уравнения. М.: Наука, 1984.-272 с.

13. Баранов Ф.И. К вопросу о сопротивлении воды движению веревок исетей. Рыб. хоз-во, 1948, № I, с. 30-32.

14. Баранов Ф.И. Форма и натяжение ваера при тралировании. Рыб. хоз-во, 1947, № 6, с. 19-21.

15. Баранов Ф.И. Техника промышленного рыболовства. М.: Пищепро-миздат, i960. - 696 с.

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

17. Щ 17. Баранов Ф.И. Избранные труды т. III. М.: Пищевая промышленность, 1971.- 304 с.

18. Белов В.А., Мейлер JI.E., Перевощиков В.Г. О колебаниях ваера. Тр. КТИРПИХ, 1977, вып.67, с. 69-71.

19. Белов В.А., Мейлер JLE., Перевощиков В.Г. Форма, параметры колебаний и сопротивление гибкой нити в потоке. Рыб. хоз-во, 1978, № 7, с. 51-58.

20. Блинов В.В. О расчете формы, длины и натяжения ваерного троса трала в плоском и пространственном случаях. М.: 1976. - 27 е., ил. -ВНИРО. Библиогр.: 16 назв. № 91 деп. ЦНИИТЭИРХ.

21. Бородин П.А. Определение проектных характеристик тралов: Науч. сб. Владивосток: Дальрыбвтуз, 2001: С. 121-123.

22. Бородин П.А. Определение проектных характеристик элементов трала. Официальная регистрация программы №2001611163, М., 2001.

23. Бородин П.А., Осипов Е.В. Методика определения параметров мешка трала для лова Rhopilema е5см/е«/мш//"Рыбохозяйственные исследоваония Мирового океана" Тр. II международной научной конференции. Владивосток: Дальрыбвтуз, 2002. Т. 1., С. 5-7.

24. Бородин П.А., Осипов Е.В. Устройство для лова медузы. Свидетельство на полезную модель №26368. М., 2002.

25. Бородин П.А., Осипов Е.В. Устройство для лова медузы// Свидетельство на полезную модель №26368. М., 2002.

26. Бородин П.А., Осипов E.B. Физико-механические характеристики медузы Rhopilema esculentum//Тр. ДВГТУ, 2003, В.113, С. 85-87.

27. Бородин П.А., Осипов Е.В., Яковлев Ю.М. Пути проникновения и распределения медузы Rhopilema esculentum в зал. Петра Великого// Изв. ТИНРО. 2003, - Т. 133, С. 236 - 239.

28. Бочаров Л.Н. Системный анализ в краткосрочном рыбопромысловом прогнозировании. Л.: Наука, 1990. - 208 с.

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

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

31. Габрюк В.И., Бородин П.А. Определение проектных характеристик тралов и их элементов: Тез. IV Межд. научно-практ. конф. «НАУКА — ТЕХНИКА ТЕХНОЛОГИИ». Находка, 2002. С. 8.

32. Габрюк В.И., Габрюк A.B., Осипов Е.В. Моделирование крючковых рыболовных систем: Монография, Владивосток: ТИНРО Центр, 2003. - 105 с.

33. Габрюк В.И., Габрюк A.B., Осипов Е.В. Моделирование крючковых рыболовных систем: 2 е издание, Монография, Владивосток: ТИНРО -Центр, 2004.- 120 с.

34. Габрюк В.И. Компьютерные технологии в промышленном рыболовстве. М.: Колос, 1995. 544 с.

35. Габрюк В.И. Методы биотехнического обоснования и расчета траловой системы. Владивосток, 1982. -248 с.

36. Габрюк В.И. Методы увязки параметров рыбных стай, трала и судна. Владивосток, 1982. 248 с.

37. Габрюк В.И., Кулагин В.Д. Механика орудий рыболовства и АРМ промысловика. М.: Колос, 2000. 416 с.

38. Габрюк В.И., Осипов E.B. Математическое, программное и информационное обеспечения инженера-промысловика ярусного лова гидро-бионтов. Уч. пос. Владивосток: Дальрыбвтуз, 1998. — 99 с.

39. Габрюк В.И., Тимошок А.Е. Расчет характеристик крыла ставного невода// Труды Дальрыбвтуза. — Владивосток: Дальрыбвтуз, 2001. Вып. 14, G 112-117.

40. Гуревич М.И. и др. Определение натяжения ваеров при тралении /М.И.Гуревич, Ш.А.Расулев, С.С.Торбан, Г.А.Траубенберг. Рыб.хоз-во, 1975, №7, с. 40-43;

41. Гюльбадамов С.Б. Обоснование оптимального размера ячеи в кутке трала. Труды ВНИРО, т. XI, 1959, с. 57 65.

42. Журавлев Л.В. Проектирование орудий океанического рыболовства. Владивосток: Дальрыбвтуз, 2002. 86 с.

43. Калиновскии B.C. Проектирование и расчет штормоустойчивых ставных неводов// Рыбное хозяйство. Сер. Промышленное рыболовство: Обзорная информация. М.: ВНИЭРХ, вып. 1. 1995. - 44 с.

44. Клюкин И.И. Звук и море. Л.: "Судостроение", 1974. 240 с.

45. Коротков В.К. Влияние скорости траления на уловистость донного трала. «Рыбное хозяйство», № 5, 1977.

46. Коротков В.К. Положение турбулентных шлейфов относительно кабелей и их влияние на поведение рыб в зоне облова. «Рыбное хозяйство», № 6, 1973, с. 46-50.

47. Коротков В.К. Реакция рыб на трал, технология их лова. Калининград:

48. АО «МАРИНПО», 1998. 398 с.

49. Коротков В.К. Эффективность отпугивания рыб кабелями донного трала. «Рыбное хозяйство», № 2, 1978, с. 57 59.

50. Лысенко C.B. Технология и управление рыболовством. Владивосток: Дальрыбвтуз, 2001. 40 с.

51. Матвеев Н.М. Методы интегрирования обыкновенных дифференциальных уравнений. 3-е изд., испр. и доп. - М.: Высшая школа, 1967. -564 с.

52. Мельников В.Н. Биотехническое обоснование показателей орудий и способов промышленного рыболовства.-М.: Пищевая промышленность, 1979.-376 с.

53. Меркин Д.Р. Введение в механику гибкой нити. — М.: Наука. Главная редакция физико-математической литературы, 1980. — 240 с.

54. Минаков А.П. Основы механики нити. Тр. МТИ, 1941, т. 9. - 145 с.

55. Михлин Л.П. Оперативное управление промысловым флотом. М.: Легкая и пищевая промышленность, 1984. - 176 с.

56. Наумов Д. В. Сцифоидные медузы морей СССР. Изд. АН СССР, МЛ., 1961.-98 с.

57. Никитин А.А., Дьяков Б.С. Структура фронтов и вихрей в западной части Японского моря//Изв. ТИНРО. 1998. Т. 124. С. 714 733

58. Никоноров И.В. Взаимодействие орудий лова со скоплениями рыб. -М.: Пищевая пром-ть, 1973. 235 с.

59. Осипов Е.В. Математическая модель прибрежного рыболовного комплекса на примере промысла медуз// Тр. научной конференции. Находка: ДВГТУ, 2002.

60. Осипов Е.В. Математическая модель ставного невода// Вестник Морского государственного университета. Проектирование и расчеты конструкций из мягких оболочек Владивосток: МГУ им. адм. Г. И Невельского, 2003, С. 42-45.

61. Осипов Е.В. Методика определения параметров подхвата для лова Якорйета еБсикпШт// Тр. международной научной конференции "Рыбохозяйственное образование Камчатки в XXI веке". Петропавловск-Камчатский: КГТУ, 2002, С. 159- 163.

62. Осипов Е.В. Объектно-ориентированные технологии в промышленном рыболовстве// Науч. сб. Владивосток: Дальрыбвтуз, 1996. С. 9096.

63. Покровский Б.И., Киданов В.В. Методы повышения эффективности управления флотом на промысле. М.: Легкая и пищевая промышленность, 1981. - 144 с.

64. Протасов В.Р. Поведение рыб. М:, «Пшцепромиздат», 1978 296 с.

65. Ризниченко Г.Ю. Лекции по математическим моделям в биологии. Часть 1. Ижевск: НИЦ "Регулярная и хаотическая динамика", 2002 -232 е.,

66. Розенштейн М.М. О влиянии скорости траления на уловистость трала. Труды КТИ. Вып. 17, 1964

67. Советов Б.Я., Яковлев С.А. Моделирование систем: Учеб. для вузов— 3-е изд. М.: Высш. шк., 2001. - 343 с.

68. Справочник по гидроакустике/ А.П. Евтютов, А.Е. Колесников, Е.А. Корепин и др. 2 -е изд., преработ. и доп. - Л.: Судостроение, 1988. -552 с.

69. Стрекалова В.Н. Исследования формы ваера. Труды Калининград-рыбвтуза, 1963, вап 18, с. 220-230

70. Фридман А.Л. Теория и проектирование орудий промышленного рыболовства. М.: Легкая и пищевая промышленность, 1981. 328 с.

71. Шенк X. Теория инженерного эксперимента. М.: Мир, 1972. - 382 с

72. Шунтов В.П. Биология дальневосточных морей России. Том 1. Владивосток: ТИНРО-Центр, 2001. 580 с

73. Эддоус М., Стенсфилд Р. Методы принятия решений. М.: Аудит,1. ЮНИТИ, 1997.-590 с.

74. Яковлев Ю.М., Осипов Е.В., Бородин П.А. Состояние и возможности промысла ропилемы в зал. Петра Великого // Материалы научно-практической конференции "Приморье — край рыбацкий". — Владивосток: ТИНРО-Центр, 2002. 65-69 с.

75. Яковлев Ю.М., Погодин А.Г. Институт Биологии Моря ДВО РАН КРАСИВЫЕ И ОПАСНЫЕ ОБИТАТЕЛИ МОРЯ. http://www.fegi.ru/PRIMORYE/SEA/op.htm

76. Borodin P.A. Osipov E.V. New Technologies and catch equipment for medusas' fishery// International conference "Marine environment: Nature, Communication and Business", Korea maritime University, 2003, C. 3-4.

77. Ding G., Chen J. The life history of Rhopilema esculenta Kishinoue // J.Fish. China. 1981, N 5, P.93-102 (In Chinese).

78. Dubrovsky N.A., Frolov V.M. Thunderstorm as a source of sounds in the ocean. In: "Sea Surface Sound'94" (M. Buckingham, J. Potter, eds.), pp. 112-124, 1996.80. FAO http://www.fao.org

79. Fishing gear and methods in southeast Asia: II Malaysia. DSO-SEAFDEC, 1995-p 338;

80. Fishing gear and methods in southeast Asia: II Philippines. DSO-SEAFDEC, 1995-p 341.

81. Goy J., Toulemont A. Meduses. 1997, Monako: Musée océanographique. 60p.

82. Hsien Y-H. P., Rudloe J. Potential of utilizing jellyfish as food in Western countries // Trends in Food Science and Technology. 1994. V. 5, P. 225229.

83. Malthus T.R. An essay on the principal of Population, 1798 (Penguin Books 1970)

84. Omori M. Edible Jellyfish (Scyphomedusae: Rhizostomeae) in the Far East

85. Waters: A Brief Review of Biology and Fishery. Bulletin of Plankton Society of Japan, Vol. 28, № 1 August 1981

86. Omori M., Nakano E. Jellyfish fisheries in southeast Asia // Hydrobiologia. 2001. V. 451, P. 19-26.

87. Subasinghe, S. (1992). Shark Fin, Sea Cucumber and Jellyfish: A processors Guide. Infofish. Technical Handbook # 6.

88. Verhulst P.F. Notice sur la loi que la population suit dans son accroissement//Corr. Math. Et Phys. 10, 113-121, 1838.

89. Wenz G. Acoustic ambient noise in the ocean: spectra and sources //Journ. Acoust. Soc. Amer. 1962. V.34. № 12. P. 1936-1956.