Nguyên lý chung về thiết kế ngư cụ 2

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:

SDt=SV.Sf.Sm.SL.SE1Sσr.SE2 size 12{S rSub { size 8{ ital "Dt"} } =S rSub { size 8{V} } "." sqrt { { {S rSub { size 8{f} } "." S rSub { size 8{m} } "." S rSub { size 8{L} } "." S rSub { size 8{E1} } } over {S rSub { size 8{σr} } "." S rSub { size 8{E2} } } } } } {} (4.13)

Tuy nhiên, ở những nơi mà sức tải căng trong chỉ lưới bị gây ra cơ bản do bởi lực cản thủy động của lưới, như trong ngư cụ kéo được trang bị đầy đủ, khi đó:

SDt=SL.Sf.SEkSσr.SVSE22 size 12{S rSub { size 8{ ital "Dt"} } = { {S rSub { size 8{L} } "." S rSub { size 8{f} } "." S rSub { size 8{ ital "Ek"} } } over {S rSub { size 8{σr} } } } "." left ( { {S rSub { size 8{V} } } over {S rSub { size 8{E2} } } } right ) rSup { size 8{2} } } {} (4.13a)

Ngoại trừ những nơi lưới có D_t/2a lớn (>0.05) và lưới trong ngư cụ mới không tương ứng tốt với nguyên mẫu, S_Ek ≈ 1 và có thể được bỏ qua.

Hai tham số tỉ lệ mới (S_f và S_σr) cần được xác định trong phân tích trên là:

Tham số tỉ lệ (Sf) là tỉ lệ cho tham số an toàn về tải đối với chỉ lưới trong thiết kế mới (fn) so với trong nguyên mẫu (fp), nghĩa là:

Sf=fnfp size 12{S rSub { size 8{f} } = { {f rSub { size 8{n} } } over {f rSub { size 8{p} } } } } {} (4.14)

ở đây, tham số an toàn (f) được định nghĩa như là tỉ lệ của tải đứt (Fr) hay lực căng đứt của chỉ đến tải làm việc của nó (F), nghĩa là: f=FrF size 12{f= { {F rSub { size 8{r} } } over {F} } } {} (4.15)

Tham số tỉ lệ (Sσr) là tỉ lệ ứng suất đứt đối với chỉ trong thiết kế mới (σr) so với nguyên mẫu (σp), nghĩa là: Sσr=σrnσrp size 12{S rSub { size 8{σr} } = { {σ rSub { size 8{ ital "rn"} } } over {σ rSub { size 8{ ital "rp"} } } } } {} (4.16)

ở đây, ứng suất đứt (σr) đối với chỉ là lực căng (đứt) tối đa Fr trên đơn vị tiết diện St, thông thường được diễn tả trong kg/mm²: σr=FrSt size 12{σ rSub { size 8{r} } = { {F rSub { size 8{r} } } over {S rSub { size 8{t} } } } } {} (4.17)

Phương trình (4.13) hoặc (4.13a) cũng có thể được dùng như là một quan hệ đồng dạng bổ sung khi có quá nhiều tham số chưa biết, như đã được mô tả trong mục (4.5).

Nếu các tải lên chỉ lưới không phải gây ra do lực cản thủy động mà do việc gắng sức vùng vẫy hoặc do trọng lượng cá lớn mắc vào lưới, khi đó:

SDt=Sf.Sm3Sσr size 12{S rSub { size 8{ ital "Dt"} } = sqrt { { {S rSub { size 8{f} } "." S rSub { size 8{m} } rSup { size 8{3} } } over {S rSub { size 8{σr} } } } } } {} (4.18)

có thể được áp dụng để tìm ra SDt.

Phương trình (4.13) và (4.18) giúp cho việc tính toán SDt chỉ có giá trị khi độ thô chỉ Dt, cỡ mắt lưới m, hệ số rút gọn E, sức căng σ và tham số an toàn tải f là không đổi trên toàn bộ lưới. Nhưng nếu lưới có bao gồm các kiểu lưới khác nhau, thì phải áp dụng các giá trị trung bình của chúng. Dt¯ size 12{ {overline {D rSub { size 8{t} } }} } {}, m¯ size 12{ {overline {m}} } {}, E¯ size 12{ {overline {E}} } {} đã được tính rồi theo các công thức (3.11) đến (3.13), và tương tự cho σ¯ size 12{ {overline {σ}} } {} và f¯ size 12{ {overline {f}} } {}là:

σ¯=∑i=1kσi.Sti∑i=1kSti size 12{ {overline {σ}} = { { Sum cSub { size 8{i=1} } cSup { size 8{k} } {σ rSub { size 8{i} } "." S rSub { size 8{ ital "ti"} } } } over { Sum cSub { size 8{i=1} } cSup { size 8{k} } {S rSub { size 8{ ital "ti"} } } } } } {} (6.19) và f¯=∑i=1kfi.Sti∑i=1kSti size 12{ {overline {f}} = { { Sum cSub { size 8{i=1} } cSup { size 8{k} } {f rSub { size 8{i} } "." S rSub { size 8{ ital "ti"} } } } over { Sum cSub { size 8{i=1} } cSup { size 8{k} } {S rSub { size 8{ ital "ti"} } } } } } {} (6.20)

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.

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.

Còn theo tiêu chuẩn (ISTPM-FAO-ACTIM) của Pháp (Neléléc & ctv, 1979) có khác biệt nhỏ so với tiêu chuẩn ISO, trong đó độ sâu hoặc chiều dài của mỗi phần lưới được vẽ theo E₂ = 0,9 và độ rộng ở trước và sau được vẽ tương ứng là E1=1−(0,9)2=0,436 size 12{E rSub { size 8{1} } = sqrt {1 - ( 0,9 ) rSup { size 8{2} } } =0,"436"} {}. Tiêu chuẩn của Pháp thì có vẽ hơi khó áp dụng hơn một chút so với phương pháp ISO, nhưng bản vẽ cho các hệ số rút gọn trung bình thì gần xấp xĩ với thực tế. Mặt khác, các kích thước của các phần lưới thì không bị méo và chúng tương ứng chính xác hơn cho giềng miệng có cùng tỉ lệ và các cạnh bên cũng chính xác hơn. Theo cách này, các kích thước có thể tỉ lệ trực tiếp với bản vẽ. Tỉ lệ của các tấm lưới này thường phải theo ”từng bước” của các phần lưới dựa trên độ lớn của từng phần, làm cho hệ số rút gọn của mỗi phần lưới là khác nhau.

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.

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 (a_n/a_s) 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 (C_Tn/C_Ts) 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 (T_n/T_s) 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 (b_s/b_n) 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.