Акустический концентратор для тралового лова рыбы

 

Изобретение относится к устройствам для тралового промысла. Акустический концентратор для тралового лова рыбы представляет собой носитель, буксируемый за тралом с вращением вокруг своей оси, создающий протяженное периодически прерывающееся акустическое поле, охватывающее трал и зону перед тралом посредством акустического излучателя, управляемого программным блоком с набором программ управляющих сигналов, и соединенных с последним таймера и датчика вертикали. Таймер формирует последовательность импульсов, блокирующих выходные сигналы программного блока, после каждой паузы в программном блоке производится смена программы, при этом длительность импульсов и пауз составляют значения порядка единиц минут. Датчик вертикали вырабатывает сигнал на формирование четырех вариантов конфигураций сечений акустического поля, используемых при различных способах тралений (данное, пелагическое и др.), состоит из маятника в виде диска с грузом и отверстием на противоположном краю диска, вокруг диска на уровнях отверстия размещено восемь фотодатчиков, состоящих из светодиодов и фотоэлементов, установленных по разные стороны диска, не связанных с ним механически; четыре фотодатчика установлены симметрично относительно линии вертикали, по два у диаметрально противоположных краев диска на границах секторов с углом ~2Θ° и четыре фотодатчика - аналогично относительно линии горизонтали на границах секторов с углами ~Θ, где Θ° - угол характеристики направленности антенны акустического излучателя; определенные четыре пары светодиодов подключены к разным контактам переключателя, к центральному контакту которого подведено напряжение питания U_п, подвижная ось центрального контакта выведена из прочного корпуса носителя; определенные четыре пары фотоэлементов подключены к четырехвходовой логической схеме, имеющей общий выход. В результате кратковременности акустического воздействия (единицы минут), чередующегося с паузами, после которых изменяется спектр излучаемых сигналов, исключается адаптация рыб даже к полям повышенной интенсивности при попадании в зону облова трала. Возможность быстрой переналадки без вскрытия корпуса носителя на разные способы тралений упрощает эксплуатацию изделия и придает ему универсальность. В конечном итоге повышается производительность тралений с одновременным повышением его технических, тактических и эксплуатационных характеристик. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к области рыбопромысловой техники, в частности к устройствам для тралового промысла.

Известны устройства для тралового лова рыбы, использующие акустические излучатели для концентрации рыбы по курсу движения трала (акустические концентраторы рыбы), патенты РФ на изобретение N N 2007077, 1994 г., 2048095, 1995 г.

Прототипом заявляемого устройства может служить устройство по патенту РФ на изобретение N 2134508 (Решение о выдаче патента от 22.12.98 г. - заявка N 96117881/13 от 02.09.96 г. (023863) "Устройство для тралового лова рыбы"), содержащее, в частности, буксируемый за тралом акустический концентратор, создающий протяженное рыбозаграждающее акустическое поле, охватывающее сетевой трал и зону перед ним, представляющий собой вращающийся вокруг своей продольной оси под действием встречного потока носитель, в котором размещен акустический излучатель, управляемый программным блоком, содержащим n-программ, и электрически связанный с ним датчик вертикали, включающий в свой состав: маятник, программный диск и фотодатчики, состоящие из светодиодов и фотоэлементов, расположенных по разные стороны программного диска, не связанные с ним механически, ось маятника расположена соосно с продольной осью носителя.

Обеспечивая положительный эффект, такое устройство требует усовершенствования по следующим причинам: - протяженное акустическое поле, как известно, с расстоянием ослабевает, вследствие этого, на некотором расстоянии от источника излучения перестает воздействовать на рыб как заграждающее, при длительном излучении однотипного акустического сигнала происходит быстрая адаптация рыб к нему за счет привыкания сначала к слабым сигналам, а затем постепенно усиливающимся по мере приближения трала и не сопровождающимся при этом реальной угрозой, что снижает эффект концентрации рыб в зоне облова трала; - датчик вертикали, предназначенный для выработки сигналов, отключающих акустический излучатель в моменты, когда антенна пересекает верхний и нижний секторы описываемой носителем окружности, для исключения попадания переотраженных акустических сигналов от поверхности (дна) моря в зону перед сетевым тралом; в таком исполнении датчик эффективен только при определенном положении трала относительно этих отражателей, так как при других положениях трала, например, при приповерхностном или придонном и донном тралениях, излучаемый акустический сигнал будет направляться по естественному волноводу, которым является поверхность (грунт), в зону перед тралом, препятствуя заходу рыбы в трал; для перенастройки датчика вертикали на какой-либо другой режим траления необходимо произвести смену программного диска с вскрытием для этого прочного корпуса носителя, что является существенным недостатком такой конструкции датчика вертикали; - устройство, принятое в качестве прототипа, представляет собой сложный дорогостоящий комплекс, требующий при размещении на судне докования судна для установки подкильной приемно-излучающей антенны; работа тралового концентратора в полностью автономном режиме не предусматривается, что ограничивает его широкое использование на многочисленных рыбопромысловых судах.

Таким образом, целью изобретения является повышение производительности тралового лова рыбы при использовании предлагаемого акустического концентратора с одновременным улучшением его технических, тактических и эксплуатационных характеристик. За счет полной автономности и универсальности достигается повышение потребительской востребованности данного акустического концентратора.

Поставленные цели достигаются тем, что акустический концентратор для тралового лова рыбы, представляющий собой носитель, буксируемый за концевой частью сетевого трала, вращающийся вокруг своей продольной оси встречным потоком воды, создающий протяженное рыбозаграждающее акустическое поле, охватывающее сетевой трал и зону перед тралом посредством размещенного в носителе акустического излучателя, управляемого программным блоком, содержащим n-программ, и электрически соединенного со входом последнего датчика вертикали, содержащего маятник, программный диск и фотодатчики, состоящие из светодиодов и фотоэлементов, расположенные по разные стороны программного диска, не связанные с ним механически, ось маятника расположена соосно с продольной осью носителя, в состав акустического концентратора введен таймер, выход которого подключен к входу программного блока, имеющего приоритет по отношению к основному входу, вырабатывающий периодическую последовательность импульсов, блокирующих выходные сигналы программного блока на время действия каждого импульса, причем длительности импульсов и пауз между ними составляют порядок единиц минут, при этом после каждой паузы в программном блоке производится смена программы управляющих сигналов; маятник датчика вертикали выполнен в виде диска, один край которого утяжелен сосредоточенным грузом, на противоположном грузу краю диска на линии, проходящей через точку подвеса и центр тяжести маятника, сделано отверстие, а программное устройство выполнено с возможностью регулирования его без вскрытия носителя посредством размещения вокруг диска маятника на уровнях отверстия в диске преимущественно восьми фотодатчиков, четыре из которых расположены симметрично относительно линии вертикали, проходящей через центр диска, по два фотодатчика у диаметрально противоположных краев диска, на границах секторов с углами, примерно в два раза превышающими угол характеристики направленности антенны акустического излучателя, и четыре фотодатчика расположены аналогично относительно линии, перпендикулярной линии вертикали (линия горизонтали) на границах секторов с углами, примерно равными углу характеристики направленности антенны акустического излучателя; пары светодиодов, соединяемые хордами окружности, параллельными линии горизонтали, соединены электрически параллельно и подключены к разным контактам переключателя, например галетного типа, к центральному контакту которого подведено напряжение питания светодиодов, подвижная ось переключателя выведена из корпуса носителя с обеспечением герметизации корпуса известными средствами; смежные фотоэлементы вертикальных и горизонтальных секторов соединены электрически параллельно и каждая пара подключена к соответствующему входу четырехвходовой логической схемы таким образом, что при вращении носителя, например по часовой стрелке, засвечиваются через отверстие в диске фотоэлементы, последовательность срабатывания которых определяется установкой положения подвижной оси (центрального контакта) переключателя, при этом на общем выходе логической схемы, подключенном к основному входу программного блока, формируется последовательность импульсов, вызывающих блокирование и разблокирование выходных сигналов последнего.

На фиг. 1 приведена схема, поясняющая работу акустического концентратора в составе сетевого трала, на фиг. 2 - конструктивное исполнение и размещение датчика вертикали в прочном отсеке носителя, на фиг. 3 - структурная электрическая схема акустического концентратора, на фиг. 4 - варианты сечений акустического поля, реализуемые конструкцией предлагаемого акустического концентратора.

На фиг. 1 изображен траулер 1, буксирующий сетевой трал 2; акустический концентратор (носитель 3), соединенный короткой стропкой с концевой частью трала, вращающийся вокруг своей продольной оси; акустические поля 4, 5, 6 (в стилизованном виде) с различными спектрами акустических сигналов; Д1, Д3 - дистанция продвижения трала с включенным акустическим концентратором, Д2, Д4 - дистанция продвижения трала с выключенным акустическим концентратором.

На фиг. 2 изображены: фрагмент прочного корпуса 7 носителя 3 (фиг. 1); аппаратурный блок 8 (фиг. 2); датчик вертикали 9, закрепленный на торцевой стенке блока 8, состоящий из маятника 10, выполненного в виде диска с грузом 11 и отверстием 12, а также восьми фотодатчиков 15, каждый из которых состоит из светодиода и фотоэлемента, размещенных в П-образных держателях соосно и установленных на корпусе датчика вертикали 9, на границах секторов с углами 2Θ° и Θ°, где Θ° - угол, примерно численно равный углу характеристики направленности антенны акустического излучателя; переключатель 13, подвижная ось 14 которого выведена из прочного корпуса 7 с обеспечением соответствующей герметизации корпуса. Стрелкой с символом ω показано направление вращения корпуса носителя.

На фиг. 3 функциональные элементы и узлы схемы сопровождены текстовыми наименованиями, элементы фотодатчиков изображены в развернутом в одну плоскость виде в соответствии с их расположением на чертеже (фиг. 2); на схеме не показан гидроэлектрогенераторный источник питания схемы, аналогичный источникам, применяемым в устройствах - прототипах, приведенных выше.

На фиг. 4 изображены варианты сечений акустического поля, охватывающего трал и зону перед ним, формирование которых обеспечивается схемой (фиг. 3). Заштрихованная часть сечений соответствует наличию акустического поля. Слева направо показаны сечения полей, использующихся при: - разноглубинном тралении при достаточно малых отстояниях трала от поверхности и дна моря; - донном и придонном тралениях; - приповерхностном тралении; - разноглубинном тралении при больших удалениях трала от поверхности и дня моря.

Наличие "мертвых" зон в секторах вертикального направления, в трех вариантах сечений акустического поля, кроме основного назначения, выполняют роль защиты судовой акустической аппаратуры от прямых и переотраженных от грунта сигналов акустического концентратора.

Работа акустического концентратора Схема и конструкция акустического концентратора рассчитаны на работу в четырех режимах, используемых в различных условиях тралений, как отмечено в пояснениях к фиг. 4.

Ниже рассматривается работа акустического концентратора в режиме разноглубинного траления с использованием акустического поля, сечение которого приведено в левой части фиг. 4. Работа в других режимах принципиально не отличается от описываемой.

Перед постановкой трала переключатель 13 (фиг. 2) устанавливают в первое положение (фиг. 3).

С началом буксировки трала носитель начинает вращаться вокруг своей продольной оси за счет воздействия гидротурбины гидроэлектрогенераторного источника электропитания, которая является своеобразной гидродинамической насадкой (на схеме не показан). Вместе с корпусом носителя вращаются аппаратурный блок 8 (фиг. 2) и датчик вертикали 9, маятник которого сохраняет вертикальное положение. В аппаратурный блок подается электропитание. С выхода программного блока (фиг. 3) на вход акустического излучателя подаются управляющие сигналы первой программы, при этом акустический излучатель посылает в водную среду соответствующие акустические сигналы. Таймер (фиг. 2) начинает отсчет запрограммированного времени t (в этот период на его выходе логический "0").

При каждом обороте носителя с выхода датчика вертикали на вход программного блока дважды подаются сигналы на блокирование его выходных сигналов в вертикальных секторах с углами 2Θ (фиг. 2, 4). Осуществляется это в следующем порядке (фиг. 3). В указанном выше положении переключателя 13 светодиоды вертикальной группы подключены к источнику питания U_п, под действием которого излучают световой поток. В положении фотодатчиков, изображенном на фиг. 2, 3, в начале первого оборота носителя в направлении стрелки с символом ω, в момент совпадения фотодатчика, фотоэлемент которого заштрихован на схеме, с отверстием 12 (фиг. 2) в диске маятника 10, произойдет его срабатывание и на вход III логической схемы (фиг. 3) поступит импульс. После усиления и нормализации элементами НЕ, ИЛИ этот импульс переключит триггер в положение, при котором на вход программного блока поступит сигнал (логическая "1") на деблокирование его выходных сигналов, но так как триггер уже был установлен в положение, соответствующее деблокированию выходных сигналов программного блока, то излучение акустических сигналов продолжается, с этого момента схема перейдет в нормальный рабочий режим. Следующим срабатывает фотоэлемент (на схеме затушеван) нижней группы фотодатчиков, соединенный со входом II логической схемы, вследствие чего триггер переключится во второе положение, и на вход программного блока поступит сигнал на блокирование его выходных сигналов, деблокирование произойдет при срабатывании следующего, смежного фотоэлемента нижней вертикальной группы. Описанный процесс повторится с верхней группой фотоэлементов и вновь - с нижней группой, и таким образом этот процесс будет продолжаться, пока подается электропитание.

По истечении времени t с таймера поступит сигнал (логическая "1") на вход программного блока, обладающего приоритетом по отношению к основному входу, вследствие этого выходные сигналы программного блока заблокируются, излучение акустических сигналов в водную среду прекратится на время t, по истечении которого программный блок начнет вырабатывать управляющие сигналы очередной программы и т.д. Этот процесс иллюстрируется схемой на фиг. 1.

На схеме изображены два цикла работы акустического концентратора в составе трала.

Траулер 1 буксирует сетевой трал 2 и буксируемый за тралом вращающийся акустический концентратор (носитель 3).

С момента включения акустический концентратор излучает в водную среду акустические сигналы, создающие при вращении носителя бегущее по окружности протяженное акустическое поле 4, ослабевающее по мере удаления от излучателя, охватывающее трал и водное пространство по курсу движения трала. Длительность работы концентратора в каждом цикле составляет значение порядка единиц минут, например 3 минуты. Этого времени достаточно, чтобы вызвать оборонительную реакцию рыб, приводящую к уплотнению их скоплений в зонах, где интенсивность акустического поля можно характеризовать как рыбозаграждающее, и явно недостаточно для адаптации рыб к этому акустическому полю на всем его протяжении. Сконцентрированные таким образом скопления рыбы захватываются движущимся тралом. В конце дистанции Д1 акустический концентратор резко выключается, что также вызывает дезориентирующее воздействие на скопления рыб перед приближающимся тралом.

По прохождении тралом дистанции Д2 вновь включается акустический концентратор, но излучаемые в этом случае акустические сигналы 5 по спектру составляющих частот существенно отличаются от сигналов в предыдущем рабочем цикле, вследствие смены управляющих сигналов в программном блоке фиг. 3. Процесс акустического воздействия на скопления рыб на участках дистанций Д3 и Д4 аналогичен описанному выше и повторяется в следующих циклах, число которых соответствует числу программ управляющих сигналов программного блока. В случае продолжения траления переключение программ излучаемого поля в рабочих циклах повторяется с 1-й до n-й программы и т.д.

Таким образом, формируемое акустическим концентратором кратковременное, достаточно интенсивное в зоне перед тралом, чередующееся с паузами, изменяющееся по частотному спектру после каждой паузы, протяженное акустическое поле предотвращает адаптацию рыб к излучаемым сигналам, что положительно отражается на концентрации скоплений в зоне облова трала и тем самым увеличивает производительность тралового лова рыбы.

Возможность перенастройки акустического концентратора на требуемый режим траления с помощью переключателя 13 (фиг. 2) без необходимости вскрытия прочного корпуса носителя придает изделию универсальность и эксплуатационную приемлемость.

В заключение необходимо отметить, что увеличение количества вариантов сечений акустического поля возможно, но оптимальной является предлагаемая схема, содержащая восемь фотодатчиков, так как обеспечивает конфигурации сечений акустического поля, удовлетворяющие всем возможным способам тралового лова рыбы.

Материалы данной заявки основаны на наблюдениях авторов изобретения за работой опытных образцов изделий-аналогов в промысловых условиях.

Формула изобретения

1. Акустический концентратор для тралового лова рыбы, представляющий собой носитель, буксируемый за концевой частью сетевого трала, вращающийся вокруг своей продольной оси, создающий протяженное рыбозаграждающее акустическое поле, охватывающее сетевой трал и зону перед тралом посредством размещенного в носителе акустического излучателя, управляемого программным блоком, содержащим несколько различных программ управляющих сигналов, и электрически соединенного с последним датчика вертикали, содержащего маятник, программный диск и фотодатчики, состоящие из светодиодов и фотоэлементов, расположенных по разные стороны программного диска, не связанные с ним механически, ось маятника расположена соосно с продольной осью носителя, отличающийся тем, что в состав акустического концентратора введен таймер, выход которого подключен к входу программного блока, имеющего приоритет по отношению к основному входу, вырабатывающий периодическую последовательность импульсов, блокирующих выходной сигнал программного блока на время действия каждого импульса, причем длительность импульсов и пауз приняты порядка единиц минут, при этом после каждой паузы в программном блоке производится смена программы управляющих сигналов.

2. Акустический концентратор по п. 1, отличающийся тем, что маятник датчика вертикали выполнен в виде диска, один край которого утяжелен сосредоточенным грузом, на противоположном грузу краю диска на линии, проходящей через точку подвеса и центр тяжести маятника, сделано отверстие, а программное устройство выполнено с возможностью регулирования его без вскрытия носителя посредством размещения вокруг диска-маятника на уровнях отверстия в диске преимущественно восьми фотодатчиков, четыре из которых расположены симметрично относительно линии вертикали, проходящей через центр диска, по два фотодатчика у диаметрально противоположных краев диска-маятника, на границах секторов с углами примерно равными 2Θ°, где Θ - угол характеристики направленности антенны акустического излучателя, и четыре фотодатчика расположены аналогично относительно линии, перпендикулярной линии вертикали (линия горизонтали) на границах секторов с углами примерно равными углу Θ°; пары светодиодов, соединяемые хордами окружности, параллельными линии горизонтали, соединены электрически параллельно и подключены к разным контактам переключателя, например галетного типа, к центральному контакту которого подведено напряжение питания светодиодов, подвижная ось переключателя выведена из корпуса носителя с обеспечением герметизации корпуса известными средствами, смежные фотоэлементы вертикальных и горизонтальных секторов соединены электрически параллельно, и каждая пара подключена к соответствующему входу четырехвходовой логической схемы таким образом, что при вращении носителя, например, по часовой стрелке, засвечиваются через отверстие в диске фотоэлементы, последовательность срабатывания которых определяется установкой положения подвижной оси (центрального контакта) переключателя, при этом на общем выходе логической схемы, подключенном к основному входу программного блока, формируется последовательность импульсов, вызывающих блокирование и разблокирование выходных сигналов последнего.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4