Số lượt truy cập:   573481
Phân loại lưới kéo Có nhiều cách

Nguyên lý chung về thiết kế ngư cụ

Mục đích của thiết kế ngư cụ
Ngư cụ có rất nhiều loại, mỗi loại đòi hỏi phải có một phương pháp thiết kế riêng cho nó. Một vài loại ngư cụ đòi hỏi phương pháp thiết kế khá phức tạp sẽ được thảo luận kỹ trong các chương sau, còn chương này chỉ đề cập đến các nguyên lý tổng quát áp dụng cho thiết kế những trường hợp đơn giản. Mục đích của chương là sẽ tập trung vào cách thiết lập được các tham số cơ bản cho một ngư cụ cần phải có.

Thiết kế ngư cụ là một tiến trình chuẩn bị các chi tiết kỹ thuật của ngư cụ và vẽ nó ra nhằm thỏa mãn các yêu cầu kinh tế, kỹ thuật, hoạt động, xử lý ngư cụ đặt ra. Giải quyết các yêu cầu về một ngư cụ tốt, thoả mãn các đặc tính đặc biệt thì không đơn giản, trước hết bởi vì công nghệ thì phức tạp và thứ hai bởi vì một số các đặc tính kỹ thuật đối nghịch nhau cần phải được hài hòa. Về nguyên lý, để thiết kế được một ngư cụ tốt cần có kiến thức, kinh nghiệm đánh bắt thực tế của ngư cụ đó và phải đảm bảo các yêu cầu tính toán cho nó. Từ kiến thức này, các bản vẽ và chi tiết kỹ thuật của ngư cụ mới được phát triển thêm, rồi qua thi công, kiểm định thực tế thì ngư cụ thiết kế mới có thể được xem hoàn thành. Nếu ngư cụ mới không thỏa mãn, nó cần phải được bổ sung hoặc, tệ nhất, phải thiết kế lại từ đầu để loại bỏ các sai sót.

Hầu hết ngư cụ mới thường được tạo ra bằng phương pháp thử nghiệm và sửa sai và, dù các phương pháp như thế cho ra kết quả rất tốt, thì chúng cũng gây tốn kém về tiền của và thời gian.

Tương tự các lãnh vực khác, một khi kinh nghiệm và kiến thức được tích lũy, sự khái quát hoá một vấn đề nào đó sẽ được nâng lên thêm, nghĩa là lý thuyết và khoa học về nó sẽ xuất hiện. Không phải ngẫu nhiên là trong khoa học ngư cụ, một xu hướng lý thuyết về thiết kế ngư cụ mới đã xuất hiện và phát triển từ thập kỷ 60 của thế kỷ trước. Khi đó, xu hướng cũ thiết kế dựa trên kinh nghiệm trong việc đánh giá các tham số ngư cụ được thay thế bởi phương pháp phân tích dựa trên các ”nguyên lý đồng dạng”.

Trong thiết kế ngư cụ, hai yêu cầu cần thiết phải đánh giá đồng thời là: chất lượng kỹ thuật đánh bắt và hiệu quả kinh tế của nó. Mặt khác, ngư cụ có nhiều loại, do đó, lý thuyết thiết kế không nên giải quyết theo lối mòn, bất di bất dịch hoặc theo công thức nhất định, mà người thiết kế phải sáng tạo trong mỗi trường hợp, hoàn cảnh cụ thể.

Hiệu quả của ngư cụ còn phụ thuộc lớn vào những hiểu biết tập tính cá trong vùng ngư cụ hoạt động, mà điều này không thể dựa trên phương diện số học được. Sự thích hợp của một ngư cụ đến tập tính cá và ngư trường thường liên quan đến kinh nghiệm đánh bắt, nó sẽ áp đặt các yêu cầu nào đó lên tiến trình thiết kế, đôi khi nó mang tính nghệ thuật hơn là tính khoa học.

Kiến thức và khả năng sử dụng của người ngư dân đối với ngư cụ mới cũng có ảnh hưởng đến những đặc điểm thiết kế. Thí dụ, ngư cụ mới thường phức tạp, rắc rối hơn nên không thích hợp và được duy trì lâu dài trong nghề cá thủ công. Mặt khác, nếu có các thiết bị điện tử, máy móc công nghệ cao cần được trang bị thêm để thao tác ngư cụ, khi đó người ngư dân sẽ phải được tập huấn thêm về các kỹ thuật. Do vậy, thường sẽ thuận lợi hơn nếu ngư cụ được giữ đơn giản, ngay cả khi ngư dân có kỹ năng cao và cơ sở dịch vụ sửa chữa sẳn có.

Dưới đây là các trường hợp thường thấy mà ngư cụ nên được thiết kế theo phương pháp đồng dạng:

1. Hiệu suất của một ngư cụ đã được khẳng định và nổi tiếng nhưng cần phải được cải tiến nâng cao thêm các đặc tính kỹ thuật như là sử dụng vật liệu thích hợp hơn, thiết bị tốt hơn, hay làm giảm trọng lượng hoặc chi phí thi công.

2. Một ngư cụ đánh bắt có hiệu quả nhưng cần được cải tiến thêm cho thích hợp với ngư trường mới, kỹ thuật thao tác mới, v.v.. Biến thể ngư cụ mới này phải được phát triển trên cơ sở đảm bảo các yếu tố chủ yếu của ngư cụ qua kiểm định mô hình, sau đó chế tạo ở kích cở đầy đủ dưới điều kiện khai thác thực tế.

3. Kiểu ngư cụ thiết kế được xem là mới hoàn toàn thì không được giống cái đã có rồi. Khó khăn chính là phản ứng tập tính cá đối với phương pháp đánh bắt mới thì chưa được biết. Khi đó đồ án kiểu như thế phải bao hàm việc thiết kế và kiểm định mô hình thành công và có khác biệt cơ bản với nguyên mẫu dưới điều kiện khai thác.

Yêu cầu cơ bản trong thiết kế ngư cụ là tính kinh tế và hiệu suất đánh bắt của nó, điều này phụ thuộc vào nhiều yếu tố: tình trạng nguồn tài nguyên; nhu cầu thị trường cá và giá cả của nó; chi phí hoạt động khai thác; số lượng, cỡ và loại tàu trong vùng khai thác; độ xa từ ngư trường đến cảng; tính sẳn có của vật liệu, phụ tùng nghề cá; sự hổ trợ kỹ thuật cho sửa chữa, xây dựng đội tàu; sự quản lý nguồn lợi thủy sản (luật lệ và các giới hạn); điều kiện khí tượng – thủy văn, sự sẵn có và kỷ năng chuyên nghiệp của ngư dân; và các điều kiện kinh tế kỹ thuật khác. Do vậy, thiết kế mới nên phù hợp càng nhiều càng tốt với các yêu cầu này và các điều kiện kỹ thuật, kinh tế -xã hội khác.


Các giai đoạn thiết kế
Việc thiết kế ngư cụ và phụ tùng liên quan đến nó được phân thành 5 giai đoạn và có thể chồng lắp nhau. Đó là:

1. Các nhận định và đánh giá (xác định các cần thiết cho ngư cụ mới);
2. Lên kế hoạch các yêu cầu kỹ thuật thoả mãn các yêu cầu thiết kế mới;
3. Chuẩn bị cho thiết kế khái niệm hoặc thiết kế ban đầu;
4. Phát triển thiết kế các chi tiết kỹ thuật và vật liệu;
5. Chuẩn bị các bản vẽ thi công.

Bước nhận định và đánh giá là phải lý giải cho được: tại sao việc thay đổi hoặc cải tiến ngư cụ là cần thiết, nghĩa là xác định rõ hoàn cảnh khai thác mà dưới hoàn cảnh này việc thay đổi ngư cụ sẽ làm cho hoạt động khai thác tốt hơn, cũng bao gồm kiến thức và khả năng của người ngư dân, và xác định cái cần đạt được về hiệu quả kinh tế, cũng như những cái cần đạt được khác.

Yêu cầu kỹ thuật cơ bản của thiết kế mới phải thể hiện được như sau:

1. Mục đích của thiết kế ngư cụ;
2. Xác định kiểu ngư cụ và phương pháp hoạt động;
3. Các tính năng của ngư cụ;
4. Các đặc điểm cấu trúc của ngư cụ.

Hiệu quả của ngư cụ mới phụ thuộc rất nhiều vào các yêu cầu kỹ thuật này. Nếu các đặc trưng kỹ thuật là không phù hợp sẽ làm cho ngư cụ hoạt động không hiệu quả. Do đó, nếu có thể được, ngư cụ hiện đang được sử dụng nên được chọn như là nguyên mẫu. Để chọn nguyên mẫu, Bảng 4.1 cho ta một số đặc trưng của vài loại ngư cụ quan trọng.

Bảng 4.1 – Các đặc trưng hoạt động của một số loại ngư cụ quan trọng

  Hiệu suất đánh bắt Thu nhập trên đơn vị sản lượng Chi phí thiết bị và ngư cụ
Chi phí hoạt động trên đơn vị sản lượng Cở tàu phù hợ (3)
Nhiên liệu Lao động Khác S M L
Mức kỹ năng Chọn lọc sản lượng theo chiều dài Chú thích  
Ngư cụ tầng đáy
Lưới rùng A-L A-H A A-L A L       A A  
Lưới kéo                    
Ván A-L A-H A H A A     A A-L
Đôi A A-H A A-H A A     A-H A-L
Giới hạn đối với ngư trường thích hợp                      
Lưới vướng (1)
Lưới rê L A-H A L A A-L       L A-H
Rê 3 lớp L A A L A A-L       L A-L
Tính chọn lọc thay đổi theo cấu trúc ngư cụ                      
Bẫy    
Đăng L A-H H - A-H A       A-H H
L A-H A - L L       A A-H
Lọp(1) L A-H A L A L       L A-H
Ngư cụ cố định vùng ven bờ                      
Câu (1)                        
Câu tay L - L L H L       A-L H  
Câu kiều A-L H A-L(4) L H(4) A-L       A-L H  
Ngư cụ tầng mặt
Lưới vây rút chì H L(2) H A H L       H L cá đàn
Lưới kéo                        
Ván A-H A A-H H A A       H L  
Đôi A-H A A-H A-H A A       H A-L  
Lưới vướng  
Vó (1) L A-H A L A L       L H  
Câu
Câu tay L H L L H L       A-L H  
Câu kiều L A-H A L H L       A-L H  
Câu chạy L A-H L A-L A A-L       L H  
Chú thích: (1) Đối với tàu cơ giới; chi phí nhiên liệu có thể được giảm bắng cách dùng buồm(2) Cao đối với loài có giá trị như cá ngừ(3) S = nhỏ (<15 m); M = trung bình (15-40 m); L = lớn (>40 m)(4) tốn nhiều lao động trừ khi sử dụng máy móc mồiA = trung bình; H = cao; L = thấp

Việc cải tiến ngư cụ được phát triển trên cơ sở thỏa mãn các yêu cầu kỹ thuật trên, ngoài ra cần có hiểu biết thấu đáo các nét riêng biệt của cá và hoàn cảnh của ngư trường dự định khai thác. Khi đó, các thay đổi mong muốn trong thiết kế và các kích thước, thiết bị, vật liệu, chế độ hoạt động đối với ngư cụ mới được sẽ cho làm việc dưới các chế độ thử, thăm dò.

Các yêu cầu kỹ thuật nên được hiểu rõ và ngư cụ nên có sự so sánh hổ tương. Thí dụ, tốc độ kéo và các kích thước lưới kéo chỉ có thể được đánh giá khi công suất tàu được biết.

Trong giai đoạn chuẩn bị cho thiết kế thử, tính tương hợp của yêu cầu cấu trúc và biểu hiện của lưới cần được thẩm tra và xem xét cái lợi có từ thiết kế. Do vậy, tất cả các thông tin sẵn có về thiết kế và hoạt động của ngư cụ nguyên mẫu cần được đánh giá. Nếu xét thấy việc kiểm định mô hình là cần thiết, chúng sẽ được thực hiện ở giai đoạn này để đánh giá hình dạng của ngư cụ, tốc độ, vị trí, độ lớn và phương của các lực, v.v.. Mặt khác, nó cũng hữu ích nếu thí nghiệm kiểm định áp dụng với kích cở bằng với ngư cụ nguyên mẫu thực tế. Trong giai đoạn kiểm định một vài sửa đổi, cải tiến thêm có thể được thực hiện trên cơ sở phân tích các kết quả thí nghiệm.

Trong giai đoạn thiết kế kỹ thuật tất cả các vấn đề về liên quan đến tính sẵn có của vật liệu lưới, thừng, thiết bị và phụ tùng ngư cụ phải được xét đến. Nếu ngư cụ thiết kế sau đó sẽ được sản xuất như là sản phẩm công nghiệp thì các chi tiết cấu trúc, danh sách vật liệu và chi phí phải được định rõ.

Các bản vẽ thi công cần chứa đựng tất cả thông tin cần thiết cho sản xuất và hoạt động của ngư cụ. Hiệu quả hoạt động của ngư cụ mới phải được chứng thực ở ngư cụ qui mô thực tế dưới điều kiện khai thác thật sự ở ngư trường dự định khai thác, và nếu ngư cụ được chấp nhận cho sản xuất thương mại, một mô tả kỹ thuật đầy đủ và hướng dẫn hoạt động phải được chuẩn bị để phát kèm theo ngư cụ mới.

Định hướng các yêu cầu thiết kế và cách giải quyết các vấn đề thiết kế
Định luật sinh học về chọn lọc tự nhiên và thích nghi của loài cũng có thể được áp dụng trong đánh sự tồn tại của ngư cụ. Một kiểu lưới nào đó đã từng được sử dụng rộng rãi trước đây thì nay có thể bị mất đi hoăc bị quên lãng một khi ngư cụ mới giúp khai thác tốt hơn và thuận lợi hơn. Việc tích lũy kinh nghiệm hoặc yêu cầu cần loại bỏ kiểu ngư cụ cũ là cơ sở cho các ý niệm về thiết kế mới hoặc cải tiến ngư cụ.

Các thông số cho thiết kế ngư cụ mới có thể được chia thành 4 nhóm.

1. Các thông số mà đã được củng cố qua khai thác hoặc mong muốn mang nét đặc trưng của hoạt động khai thác, gồm: sản lượng (C) mỗi mẽ lưới, tốc độ di chuyển của ngư cụ hoặc tốc độ dòng chảy (V), công suất tàu (P) hoặc thời gian trung bình của chu kỳ khai thác. Trong một vài trường hợp, còn cần thêm một số thông số khác, như: kích thước tối đa của ngư cụ; kích thước và tính năng của tàu, sản lượng tối đa trên một chu kỳ khai thác; trạng thái biển, các dòng đại dương và băng trôi.

2. Các thông số do chính quyền hoặc qui tắc và luật lệ quốc tế đặt ra, như: cở mắt lưới tối thiểu; loại xơ sợi sử dụng; hạn ngạch khai thác; cỡ cá đánh bắt tối thiểu; các tải cho phép trong ngư cụ và thiết bị của nó; trọng lượng ngư cụ tối đa cho tính ổn định của tàu và giới hạn các điều kiện khai thác an toàn. Các chuẩn mực này thường là có tính bắt buộc phải thể hiện trong thiết kế.

3. Các thông số được chọn theo trực giác của người thiết kế cho chức năng tối ưu hoặc tối thiểu, gồm: các chi tiết cấu trúc (số lượng và vị trí của các tấm lưới, số thừng và các thiết bị khác). Các thông số này không nên chọn tùy tiện mà nên được tỉ lệ hoá, được vẽ dựa trên kinh nghiệm thiết kế và kết quả tính toán lý thuyết.

4. Các thông số được tìm thấy qua tính tỉ lệ trong quá trình thiết kế là: kích thước cuối cùng của ngư cụ, độ lớn của lực cản thông qua phụ tùng phao, chì, neo, ván lưới, v.v.. cần đảm bảo để đạt được ngư cụ mong muốn.

Về phương diện toán học nếu có ”n” thông số (đại lượng) chưa biết có liên quan với nhau thì phải có một hệ thống của ”n” phương trình để tìm rea những giá trị. Tuy nhiên, giải quyết vấn đề này trong ngư cụ thì không dễ bởi hầu hết các quan hệ chức năng trong ngư cụ thường đối lập nhau, như giữa kích thước và lực cản, hoặc giữa lực cản và độ sâu khai thác. Do đó, hầu hết các vấn đề của thiết kế ngư cụ đều được giải quyết bằng phương pháp gần đúng hoặc gần đúng liên tục.

Phương pháp dựa trên kinh nghiệm khai thác ngư cụ hiện hữu có ứng dụng thêm cái mới đã được chứng minh là phương pháp tốt. Khi đó một số đặc tính tốt của nguyên mẫu sẽ được chuyển trực tiếp đến ngư cụ thiết kế mới. Nếu nguyên mẫu là tốt hoàn toàn, việc chọn các tham số thiết kế mới sẽ đơn giản hơn đảm bảo được tính phù hợp và tránh được được nhiều sai sót lớn.

Đánh giá các đặc điểm thiết kế cơ bản dựa trên ngư cụ nguyên mẫu
Các đặc điểm kỹ thuật cơ bản của ngư cụ là kích thước, hình dáng của nó, lực cản của ngư cụ sẽ là một hàm của vận tốc và độ lớn của các lực bị gây nên bởi các thiết bị khác nhau. Các thông số của nguyên mẫu này sẽ được chuyển qua ngư cụ mới qua qui tắc đồng dạng. Mặt khác, các đặc điểm kỹ thuật của phụ tùng ngư cụ tương ứng giữa nguyên mẫu và thiết kế mới cũng cần được biểu thị qua các hệ số tỉ lệ đồng dạng về kích thước, tốc độ và lực, v.v.. (Fridman, 1973).

Nếu thiết kế mới yêu cầu không khác biệt lớn so với nguyên mẫu, khi đó các yếu tố cơ bản của nó chỉ cần tính toán lại trực tiếp từ dữ liệu nguyên mẫu. Nếu có sự khác biệt lớn, khi đó phải qua kiểm định mô hình để đánh giá tính hiệu quả của ngư cụ mới.

Khi ngư cụ mới được thiết kế có sử dụng dữ liệu từ nguyên mẫu nếu có khác biệt nhỏ trong trình tự nghiên cứu sẽ phải được đánh giá theo yêu cầu của chương 3, nghĩa là cần xác định tham số tỉ lệ đồng dạng cho một đại lượng nào đó (SB) để tính toán. Từ đó suy ra giá trị cần có của đại lượng đó, nghĩa là:


ở đây; Bn – giá trị của một đại lượng nào đó trong ngư cụ mới; Bp – là giá trị của đại lượng tương ứng trong ngư cụ nguyễn mẫu.

Theo tiêu chuẩn đồng dạng (mục 3.4) đối với mô hình ngư cụ kích thước thực tế, thì các tiêu chuẩn đồng dạng (Ne, Fr, Sr) phải giống nhau trong cả mô hình và nguyên mẫu, nhưng bởi vì các diện tích chỉ lưới chiếm chổ dùng trong tiêu chuẩn này không cần phải đánh giá. Do đó, các tiêu chuẩn đồng dạng này có thể được trình bày dưới các dạng sau:


ở đây việc định danh thì tương tự trong chương 3, chỉ có đổi thành S.
Tùy từng vấn đề thiết kế mà áp dụng hết hoặc chỉ vài phương trình (4.1) đến (4.3).


Thí dụ 4.1
Yêu cầu cho kích thước của lưới kéo thiết kế mới thì lớn hơn 30%, nhưng lại kéo ở tốc độ thấp hơn 20% so với nguyên mẫu. Các đặc tính kỹ thuật của lưới là như nhau Hãy tính lực cản của lưới thiết kế sẽ khác biệt thế nào so với nguyên mẫu ở cùng điều kiện khai thác.

Giải:

Để giải bài tập này, ta áp dụng công thức (4.1) cho điều kiện đồng dạng về lực giữa lưới mới và nguyên mẫu. Ở đây ta có:

SL = 1,3 (bởi kích thức tăng 30%);

SV = 0,8 (bởi vận tốc giảm 20%);

SC = Sr = SD = Sm = 1 (bởi cùng d0ặc tính lưới).

Fn = 1,08.Fp » 1,1.Fp
Vậy dưới điều kiện được cho, lực cản của lưới kéo thiết kế mới thì cao hơn khoảng 10% so với lưới nguyên mẫu.


Bổ sung thêm các tham số tỉ lệ cho thiết kế mới
Từ các tiêu chuẩn đồng dạng trên, ta thấy không phải chỉ là 3 phương trình (4.1) đến (4.3) mà thật ra nó chứa tới 10 biến số cần giải quyết. Do đó, để đạt được một giải pháp chung thì cần thiết phải xét đến một số quan hệ khác để tìm ra các tham số tỉ lệ mới để các phương trình có thể thực hiện được.

Ở đây ta cần lưu ý về một số đặc tính tương đồng hoặc đặt nó trong những điều kiện đặc biệt hoặc dễ dàng biết trước một số đặc trưng nào đó để từ đó chọn các tham số tỉ lệ cho thuận lợi hơn, đó là đối với:
Tham số tỉ lệ Sρ thì nên chọn cùng môi trường chất lỏng, khi đó sẽ có Sr=1.

Tham số tỉ lệ Sg thì cần phải biết các đặc tính của vật liệu thiết kế.

Tham số tỉ lệ Sm cũng có thể được xác định nếu biết cỡ lưới đánh bắt hoặc điều kiện thủy động lực ở lưới (nghĩa là, mắt lưới lớn ở cánh lưới kéo để giảm lực cản).

Tham số tỉ lệ Sc có thể được xác định nếu ta biết số Reynolds (ReD) hoặc cho ngư cụ làm việc trong khu vực mô hình tự động, khi đó Sc ≈ 1. Tuy nhiên, nó được đề nghị rằng giả định này thì nên được xác minh lại trong mỗi trường hợp.

Trong thiết kế lưới kéo, tham số tỉ lệ lực (SF) có thể được xác định nếu như ta có thể so sánh tỉ lệ lực cản hoặc tỉ lệ sức kéo của tàu giữa đánh giá từ công thức sau:


ở đây: Rn và Rp tương ứng là lực cản của ngư cụ thiết kế và nguyên mẫu; Ftn và Ftp tương ứng là các lực kéo của tàu thiết kế và tàu nguyên mẫu ở tốc độ được cho.

Mặt khác, ta biết rằng công suất tàu (P) có liên quan tới lực kéo lưới (F), do vậy ở mức độ xấp xĩ ta có:


Thí dụ 4.2

Một lưới kéo thiết kế có số mắt lưới Mp = 300 mắt thì phù hợp tốt với tàu có công suất Pp = 400 mã lực. Một lưới kéo tương tự sẽ bao nhiêu mắt lưới sẽ phù hợp với tàu có công suất Pn = 200 mã lực?

Giải:

Bởi hai lưới kéo là đồng dạng, SC=Sm=SD=Sρ=1 và SL= Mn/Mp. Khi đó, từ (4.6) ta tính được:

Vậy, tỉ lệ của tổng sản lượng đánh bắt thì tỉ lệ với thể tích nước lọc được của thiết kế mới và nguyên mẫu.

Thể tích nước lọc được có thể được diễn tả như là:

υ = A.V.Tf (4.10)

ở đây: A - là diện tích làm việc của ngư cụ (diện tích của miệng lưới kéo, hay diện tích bao vây của lưới vây rút chì, v.v..); V - là tốc độ khai thác.
Nhưng, như đã được thảo luận trong mục 3.2.1, diện tích làm việc thì tỉ lệ với bình phương của kích thước đặc trưng của lưới, để mà: A µ L2
Khi đó, nếu lượng thời gian được đánh bắt bởi ngư cụ mới và nguyên mẫu là như nhau, Tfn = Tfp, khi đó từ (4.9) và (4.10) sẽ cho ta:


ở đây: L - là bất cứ kích thước đặc trưng nào của ngư cụ.

Thí dụ 4.3

Hãy tìm tỉ lệ kích thước tăng lên là bao nhiêu so với ngư cụ nguyên mẫu để tăng lên sản lượng đánh bắt lên 20% nếu như vẫn cùng thời gian và tốc độ khai thác.

Giải:

Theo điều kiện trên, ta có: CTn/CTp = 1,2 và Vn/Vp = 1

nghĩa là, các kích thước cần phải tăng lên trong ngư cụ mới là 10%.

Tương tự như quan hệ của sản lượng theo khối lượng nước khai thác, công thức (4.11) có thể sắp xếp lại để tính cho việc tăng lên trong sản lượng trên đơn vị thời gian bởi một ngư cụ lớn hơn, dựa trên mức sản lượng của nguyên mẫu đã biết trước. Việc ước lượng ”thể tích khai thác” này không liên quan đến các biến động trong phân bố cá hoặc của các phản ứng khác nhau của cá đối với các ngư cụ có kích cỡ khác nhau.

Một khi các quan hệ chức năng không đủ để giải quyết tất cả các biến, một vài tham số tỉ lệ, như là SL hoặc SV có thể được cho ướm thử một loạt các giá trị để đạt được một vài khác biệt và chọn giá trị tốt nhất trong số này.

Tính các tham số tỉ lệ cho đường kính thừng và chỉ lưới
Việc tính các tham số tỉ lệ độ thô (SD), mà độ thô này liên quan đến cường lực của chỉ hoặc thừng hoặc dây giềng trong mối quan hệ với các tải gây ra cần phải được xử lý riêng biệt.

Đối với các kiểu ngư cụ ở những nơi mà sức tải căng trong lưới có liên quan cơ bản đến tổng kích cỡ (diện tích) của ngư cụ, như trong lưới rùng hoặc lưới rê (SDt), có thể được tính bởi phương trình:



có thể được áp dụng để tìm ra SDt.



Điều này có nghĩa là độ thô chỉ lưới cần tăng thêm 30%.

Trong thực tế, một vài khác biệt từ các giá trị tính toán cho kích thước của các phần trong ngư cụ và các đặc trưng của lưới (Dt và a) là không thể tránh khỏi, bởi các vật liệu sẳn có thì ít khi phù hợp đúng với yêu cầu theo các đặc điểm chi tiết kỹ thuật. Nếu Dt và a sẳn có là khác biệt đáng kể so với yêu cầu của các giá trị được tính toán, cũng như đối với yêu cầu của ngư cụ (kích thước, lực cản, v.v..) thì có thể được tính toán lại, hoặc hệ số rút gọn cần phải sửa đổi để thích nghi với các khác biệt này.

Thí dụ 4.5

Tìm tham số an toàn về tải cho chỉ lưới rùng có cở mắt lưới tăng lên 1,5 lần so với nguyên mẫu, còn vật tư, đường kính chỉ, và hệ số rút gọn là như nhau. Kích thước lưới rùng tăng lên 15% và tốc độ kéo tăng lên 10%. Giả định rằng tải căng trong lưới thì tỉ lệ tương ứng với tổng kích cỡ của ngư cụ.
Giải:
Theo các điều kiện mô tả trên, ta có: Sm=1,5; Ssr=1; SD=1; SE1=SE2=1; SL=1,15; SV=1,1. Từ công thức (4.3), ta có:

Thí dụ 4.6

Đường kính dây cáp kéo lưới rùng là bao nhiêu khi lực kéo lên bờ (hoặc lực cản) lớn hơn 1,5 lần so với nguyên mẫu, trong khi đó vật liệu và hệ số an toàn là như nhau.

Giải:

Theo các điều kiện mô tả trên, ta có: SF=1,5; Sf=1; Ssr=1. Khi đó, áp dụng phương trình (4.21), ta có:


Vậy, đường kính cáp kéo lưới rùng mới cần phải tăng lên 22% so với nguyên mẫu.


Tính toán các thành phần phụ trợ ngư cụ

Tham số tỉ lệ lực SF là tham số cơ bản trong thiết kế cho bất cứ phụ trợ ngư cụ nào. Tham số này cần phải là như nhau trong cả hai lưới và phụ trợ ngư cụ. Vì vậy, đối với bất kỳ thành phần của phụ trợ nào, ta có:

Fn = Fp . SF(4.25)

Sau khi tính được Fn thì ta có thể chọn kiểu và kích thước dựa theo lực này.


Thí dụ 4.7
Tìm cỡ của ván chữ nhật cong cho lưới kéo mới có tổng lực cản 2000 kg ở mỗi tốc độ được cho. Biết rằng, lực cản của lưới kéo nguyên mẫu ở cùng tốc độ là 3000 kg và ván có kích thước là 2 x 1 m. Cùng kiểu ván cho cả hai lưới kéo.

Giải:

Tham số tỉ lệ lực của hai lưới kéo là:


Nếu cho rằng SL = Ln/Lp, thì chiều dài L cho ván lưới mới phải là:

L = 2 x 0,82 = 1,64 m

và chiều cao H là:H = 1 x 0,82 = 0,82 m.


Chuẩn bị bản vẽ và các chi tiết kỹ thuật

Các tính toán cho các thông số cơ bản của ngư cụ mới được thực hiện trong suốt giai đoạn thiết kế ban đầu sẽ là cơ sở cho việc mô tả chi tiết các thành phần ngư cụ tiếp theo và chuẩn bị cho việc vẽ ra các bản vẽ chi tiết và kỹ thuật để thi công ngư cụ. Các bản vẽ nên được vẽ theo tỉ lệ càng theo đúng tỉ lệ chung càng tốt.

Đối với lưới kéo, lưới rùng, tiêu chuẩn ISO (1975e) đề nghị rằng các độ rộng (phần ngang của lưới) của các phần trước và sau của mỗi phần lưới, được vẽ theo tỉ lệ E1 = 0,5; độ sâu hoặc chiều dài của mỗi phần lưới được vẽ theo tỉ lệ E2 = 1,0.

Đối với lưới rê, chiều dài được vẽ theo chiều dài của giềng phao. Khi lưới có các giềng biên, thì chiều sâu được vẽ theo chiều dài thực tế của nó; Tuy vậy, nó nên được vẽ theo độ sâu dãn xuống của lưới.

Đối với lưới vây rút chì, hoặc lưới rùng thì chiều dài được vẽ theo chiều dài của giềng phao và độ sâu theo lưới mở rộng sâu xuống thực tế của nó.

Nhưng nếu khi đó các kích thước thể hiện là quá nhỏ so với không gian của bản vẽ kỹ thuật, nó sẽ làm khó khăn cho việc thể hiện các chi tiết kỹ thuật, thì bản vẽ thứ hai cho phép bóp méo bản vẽ có tỉ lệ theo phương đứng lớn hơn tỉ lệ theo phương ngang ở nơi nào chi tiết kỹ thuật cần được thêm vào.

Tất cả các chiều dài nên theo đơn vị SI. Các kích thước lớn hơn có thể được diễn tả theo đơn vị mét với 2 số lẽ, các kích thước nhỏ hơn có thể được diễn tả theo mm. Nhưng nếu cần phải theo khác với qui ước này thì nên chỉ rõ ra đơn vị sử dụng.

Ngoài ra để cho các bản vẽ về lưới và dây giềng đạt được tỉ lệ chính xác này, thì các ký hiệu hoặc đơn vị sau đây cần phải được thêm vào bản vẽ để bản vẽ không mơ hồ, khó hiểu:
Đối với mỗi phần lưới:

* Các chiều dài ở phần trước (hoặc gờ trên) và phần sau (hoặc gờ dưới) theo số mắt lưới (M) hoặc theo mét lưới kéo căng (m);

* Số mắt lưới (M) hoặc chiều dài lưới kéo căng (m) cho khoảng cách giữa phần trước (hoặc gờ trên) và phần sau (hoặc các gờ thấp hơn);

* Chiều dài mắt lưới kéo căng theo mm;

* Chu kỳ cắt thì áp dụng cho các cạnh xiên;

* Kiểu xơ và mật độ tuyến tính (tex tổng) của chỉ lưới nên theo qui ước trong vật liệu ngư cụ;

* Nếu là chỉ đôi (2 sợi se song song) như trong lưới dệt, hoặc trong đụt lưới sẽ được định nghĩa theo ”DY”, và nếu có kiểu gút khác biệt so với gút đơn đan (hoặc dệt lưới) được dùng, thì nên có tên cho nó;

* Các đặc điểm đặc biệt, như: màu sắc, giềng đôi, sươn ghép lưới, đường sươn không bình thường hoặc được rút gọn,... cần phải được chỉ rõ ra.

Đối với dây giềng, các phụ trợ và các ngư cụ đặc biệt như: bẫy, lọp, cào, câu,... thì bản vẽ không thể chuẩn hóa như đối với lưới. Trong trường hợp này, bản vẽ phối cảnh, vẽ phóng, v.v.. có thể được áp dụng nếu thấy cần thiết nhằm chuyển tải được nội dung thiết kế. Khi đó các thông tin về cấu trúc cần được định rõ.


Giai đoạn thiết kế cuối cùng và các kiểm định
Kiểm định và thử nghiệm thực tế đóng vai trò quan trọng trong thiết kế ngư cụ và được tiến hành từ khi chọn nguyên mẫu, phát triển các chi tiết kỹ thuật và ở các giai đoạn thiết kế khác.

Khi nhiệm vụ là tạo ra một ngư cụ thiết kế mới hoàn toàn, thì trước hết một mô hình của thiết kế mới phải được chuẩn bị theo các tham số tỉ lệ nào đó. Kiểm định mô hình là làm cho ngư cụ thiết kế có thể áp dụng được. Khi mô hình ngư cụ ở kích thước thực tế cho kết quả tốt, thường là có bổ sung thêm, thì nó được xem như là nguyên mẫu. Kiểm định tỉ lệ thực tế có thể là thử nghiệm kỹ thuật hay thử nghiệm đánh bắt.

Thử nghiệm kỹ thuật nhằm chọn một nguyên mẫu thích hợp hoặc nhằm đánh giá các đặc trưng thật sự của ngư cụ mới. Chúng có thể được tiến hành trong 3 giai đoạn: gồm: chuẩn bị; đo đạc; xử lý và phân tích dữ liệu.
Giai đoạn chuẩn bị, gồm: thảo kỹ lưởng chương trình thử nghiệm và các tiến trình kiểm định; chế tạo ngư cụ thực nghiệm; và chuẩn bị các công cụ đo đạc. Trước khi kiểm định. ngư cụ thí nghiệm được xem xét cẩn thận để đảm bảo rằng nó phù hợp với các thiết bị kỹ thuật, bất cứ khác biệt nào so với thiết kế đều phải được ghi nhận lại đầy đủ. Các đặc trưng kỹ thuật của ngư cụ được giám sát đo đạc bởi các thiết bị chỉ thị từ xa, được bố trí trực tiếp trên ngư cụ và ở phòng lái. Chúng bao gồm các thiết bị giám sát, đo đạc các kích thước, hình dáng và vị trí của ngư cụ trong nước, các lực và tốc độ. Dữ liệu được ghi lại bởi các các thiết bị tự ghi như là máy ghi sóng tầng sâu và các lực kế tự ghi thì có thể được xem xét vào cuối mỗi thử nghiệm. Các thiết bị điện và màn hình theo dõi thủy âm ở trên phòng lái sẽ cho biết thời gian thật sự suốt quá trình thí nghiệm.

Kiểm định kỹ thuật ngư cụ qui mô thực tế được tạo dựng trong vùng biển được chọn đặc biệt với điều kiện tương đối ổn định về dòng chảy, thời tiết, độ sâu, v.v.. nhằm giảm các biến động trong các kết quả do máy đưa ra và do đó sẽ giảm số lần kiểm định và chi phí thử nghiệm.

Các xử lý bước đầu của dữ liệu thực nghiệm có được trong suốt các kiểm định kỹ thuật bao gồm tính toán giá trị trung bình của các đại lượng đặc trưng của ngư cụ đã đo đạc được và đánh giá mức chính xác của chúng (độ tin tưởng). Các tiến trình xử lý dữ liệu thì tương tự như được mô tả trong mục 3.6.5. Các biểu đồ và các biểu thức đại số cần được phát triển để mô tả các mối quan hệ chức năng giữa các đặc trưng của ngụ cụ.
Mục đích của các thử nghiệm ngư cụ là nhằm cung cấp một đánh giá cuối cùng về ngư cụ mới, liên quan đến toàn bộ hệ thống ngư cụ. Cho mục đích này, công thức (1.8) có thể được áp dụng để cho một chỉ số về hiệu quả kinh tế của hệ thống đánh bắt


Trong này, hệ số so sánh giá trị kinh tế Ec được xem xét qua sản lượng khai thác của hệ thống khai thác cũ và mới (an/as) qua so sánh giá trung bình trên đợn vị sinh khối sản lượng đạt được của hai hệ thống. Cho mục đích này ta nên dùng các thông tin về sinh khối đạt được trong mỗi mẽ khai thác, thành phần loài, phân bố chiều dài cá, v.v.. Sinh khối có thể được đo lường bằng các thùng chứa sau khi đã phân loại theo loài, theo chất lượng và theo theo giá bán buôn.

Để đánh giá khả năng đánh bắt tương đối (CTn/CTs) nó thì cũng cần thiết để đánh giá thời gian khai thác được yêu cầu cho mỗi chu kỳ hoạt động.
Tuổi thọ kỳ vọng tương đối của hai hệ thống (Tn/Ts) từ dữ liệu về mài mòn, xé rách của hệ thống đánh bắt trong suốt các thử nghiệm khai thác.
Tổng chi phí tương đối cho hoạt động của hai hệ thống (bs/bn) được đánh giá từ chi phí chế tạo thật sự của các ngư cụ kiểm định và các chi phí hoạt động được ước tính.

Vào lúc bắt đầu thử nghiệm, chỉ có chi phí chế tạo là được biết, trong khi đó các nhân tố khác cần phải được tính toán dưới các điều kiện khai thác bởi chúng thường không nhất quán và chứa đựng nhiều sai lệch nếu như số lần kiểm định là quá ít.

Do đó để đạt được dữ liệu đại diện nhất cho việc so sánh giữa hệ thống mới và cũ, đánh bắt so sánh cần được tạo dựng, thí dụ, áp dụng các lần kéo song song hoặc kéo chéo nhau khi so sánh các lưới kéo.

Trong các thử nghiệm so sánh xen kẽ nhau, hai ngư cụ lần lược được sử dụng đánh bắt luân phiên nhau trên cùng một tàu khai thác. Phương pháp này thì thích hợp cho khai thác lưới kéo tầng đáy hay tầng mặt có cá phân bố đều.

Trong các thử nghiệm so sánh độc lập, hai ngư cụ được dùng trong cùng độ dài thời gian ở hai tàu khác nhau với cùng tốc độ kéo lưới có cùng ngư trường và cùng mật độ phân bố cá, nhưng các đường kéo lưới và thời điểm thả, thu lưới kéo khác nhau. Thử nghiệm khai thác độc lập thì yêu cầu ít thời gian, nhưng chúng có những bất lợi riêng của chúng như là các khác biệt trong các kỹ năng của người chỉ huy và thủy thủ đoàn, và các đặc trưng riêng của tàu cũng ảnh hưởng đến kết quả thử nghiệm. Do bởi các khác biệt này, hai tàu nên trao đổi lưới lẫn nhau trong suốt các thử nghiệm so sánh. Việc kéo lưới so sánh song song nhau thì được tạo dựng bởi hai tàu kéo trên hai đường song song nhau, và, nếu có thể được là cùng giai đoạn thời gian để cho khả năng tin cậy của các kết quả kiểm định được cải thiện hơn. Phương pháp này thì được áp dụng trong nhiều trường hợp, đặc biệt là khi mật độ cá phân bố không đều trong ngư trường thử nghiệm.

TIN VẮN



Coppyright Trung tâm nghiên cứu và Phát triển Công nghệ Phần mềm
Trường Đại học Nha Trang

Hội nghề cá Khánh Hòa - 04 Phan Chu Trinh (Khu liên cơ 2) - Tp Nha Trang